KR100549678B1

KR100549678B1 - Plasma device and plasma generating method

Info

Publication number: KR100549678B1
Application number: KR1020037009440A
Authority: KR
Inventors: 마코토 안도; 마사하루 타카하시; 이시이노부오
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사; 마코토 안도; 마사하루 타카하시
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2006-02-08
Also published as: US7243610B2; JP3625197B2; EP1361782A1; EP1361782A4; US20040095074A1; JP2002289398A; WO2002058441A1; KR20040062870A

Abstract

급전부를 통해 공급되는 고주파 전자계(F)를 처리 용기(11) 내에 공급하는 슬롯 안테나(30)를 구비한 플라즈마 장치로서, 상기 급전부는 공진기를 구성하는 동시에 급전되는 고주파 전자계(F)를 회전 전자계로 변환하여 상기 슬롯 안테나(30)에 공급하는 캐비티(35)를 갖는다.A plasma apparatus having a slot antenna (30) for supplying a high frequency electromagnetic field (F) supplied through a feed portion into a processing container (11), wherein the feed portion constitutes a resonator and rotates a high frequency electromagnetic field (F) supplied with a rotating electromagnetic field. It has a cavity 35 which is converted into and supplied to the slot antenna 30.

Description

Plasma Apparatus and Plasma Generation Method {PLASMA DEVICE AND PLASMA GENERATING METHOD}

본 발명은 슬롯 안테나를 이용하여 처리 용기 내에 공급한 전자계에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 장치 및 플라즈마 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma apparatus and a plasma generating method for generating plasma by an electromagnetic field supplied into a processing container using a slot antenna.

반도체 장치나 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서, 산화막의 형성이나 반도체층의 결정 성장, 에칭, 또한 애싱 등의 처리를 하기 위해서 플라즈마 장치가 많이 이용되고 있다. 이들 플라즈마 장치 중에, 슬롯 안테나를 이용하여 처리 용기 내에 고주파 전자계를 공급하여, 그 전자계에 의해 고밀도 플라즈마를 발생시키는 고주파 플라즈마 장치가 있다. 이 고주파 플라즈마 장치는 플라즈마 가스의 압력이 비교적 낮더라도 안정적으로 플라즈마를 생성할 수 있다고 하는 특색이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacture of semiconductor devices and flat panel displays, plasma apparatuses are frequently used to form oxide films, crystal growth of semiconductor layers, etching, and ashing. Among these plasma apparatuses, there is a high frequency plasma apparatus which supplies a high frequency electromagnetic field into a processing container using a slot antenna and generates high density plasma by the electromagnetic field. This high frequency plasma apparatus is characterized in that the plasma can be stably generated even if the pressure of the plasma gas is relatively low.

이러한 플라즈마 장치를 이용하여 각종 처리를 할 때에는 반도체 기판 등의 처리면 상에서의 플라즈마의 이차원적인 분포(이하「면내 분포」라고 함)를 균일하게 할 필요가 있다.When various processes are performed using such a plasma apparatus, it is necessary to make the two-dimensional distribution (hereinafter referred to as "in-plane distribution") of the plasma on the processing surface of the semiconductor substrate or the like uniform.

슬롯 안테나를 이용하여 균일한 면내 분포를 갖는 플라즈마를 생성하는 방법으로서, 고주파 전원으로부터 급전되는 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하여, 원편파로 이루어진 회전 고주파 전자계를 슬롯 안테나에 공급하는 것이 생각되고 있다.As a method of generating a plasma having a uniform in-plane distribution using a slot antenna, it is conceivable to convert a high frequency electromagnetic field fed from a high frequency power supply into a rotating electromagnetic field and supply a rotating high frequency electromagnetic field composed of circular polarization to the slot antenna.

도 21은 종래의 고주파 플라즈마 장치의 일구성예를 도시한 도면이다. 이 도 21에 있어서는 종래의 고주파 플라즈마 장치의 일부 구성에 관해서 종단면 구조가 도시되어 있다.21 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional high frequency plasma apparatus. In FIG. 21, a longitudinal cross-sectional structure is shown with respect to some components of the conventional high frequency plasma apparatus.

종래의 플라즈마 장치는 상부가 개구된 바닥 보유 원통형 처리 용기(111)와, 이 처리 용기(111)의 상부 개구를 폐쇄한 유전체판(113)과, 이 유전체판(113)의 위에 배치되어, 처리 용기(111) 내에 고주파 전자계를 방사하는 레디얼 안테나(130)를 구비하고 있다.The conventional plasma apparatus is disposed on the bottom retaining cylindrical processing container 111 having an upper opening, the dielectric plate 113 which closes the upper opening of the processing container 111, and the dielectric plate 113 to be processed. A radial antenna 130 for radiating a high frequency electromagnetic field is provided in the container 111.

이 처리 용기(111)의 저부에는 기판대(122)가 고정되어, 이 기판대(122)의 적재면에 피처리체인 기판(121)이 배치된다. 또한, 처리 용기(111)의 저부에는 진공 배기용의 배기구(116)가 설치되고, 처리 용기(111)의 측벽에는 플라즈마 가스 및 프로세스 가스 공급용의 노즐(117)이 설치되어 있다.The board | substrate stand 122 is fixed to the bottom part of this processing container 111, and the board | substrate 121 which is a to-be-processed object is arrange | positioned at the mounting surface of this board | substrate stand 122. FIG. In addition, an exhaust port 116 for vacuum exhaust is provided at the bottom of the processing container 111, and a nozzle 117 for supplying plasma gas and process gas is provided on the sidewall of the processing container 111.

유전체판(113)은 석영 유리 등으로 이루어지며, 처리 용기(111)와의 사이에 O링 등의 시일 부재(도시하지 않음)를 개재시킴으로써 처리 용기(111) 내의 플라즈마가 외부로 새지 않도록 하고 있다.The dielectric plate 113 is made of quartz glass or the like, and the plasma in the processing container 111 is prevented from leaking to the outside by interposing a sealing member (not shown) such as an O-ring between the processing container 111.

또한, 레디얼 안테나(130)는 슬롯 안테나의 일종이며, 레디얼 도파로(133)를 형성하는 서로 평행한 2장의 원형 도체판(131, 132)과, 이들 도체판(131, 132)의 외주부를 접속하는 도체링(134)으로 구성되어 있다. 레디얼 도파로(133)의 상면이 되는 도체판(132)의 중심부에는 고주파 전자계를 레디얼 안테나(130) 내에 도입하는 도입구(135)가 형성되어 있다. 레디얼 도파로(133)의 하면이 되는 도체판(131) 에는 레디얼 도파로(133) 내를 전파하는 전자계(F)를 유전체판(113)을 통해 처리 용기(111) 내에 방사하는 슬롯(136)이 주위 방향에 복수 형성되어, 레디얼 안테나(130)의 안테나면을 형성하고 있다. 또한, 레디얼 안테나(130) 및 유전체판(113)의 외주는 환상의 실드재(112)에 의해서 덮이고, 전자계가 외부로 새지 않는 구조로 되어 있다.In addition, the radial antenna 130 is a type of slot antenna, which connects two circular conductor plates 131 and 132 parallel to each other to form the radial waveguide 133 and the outer circumferential portion of the conductor plates 131 and 132. It consists of a conductor ring 134. An inlet 135 for introducing a high frequency electromagnetic field into the radial antenna 130 is formed at the center of the conductor plate 132 serving as the upper surface of the radial waveguide 133. The conductor plate 131 serving as the lower surface of the radial waveguide 133 has a slot 136 that radiates an electromagnetic field F propagating in the radial waveguide 133 into the processing container 111 through the dielectric plate 113. A plurality is formed in the direction to form the antenna surface of the radial antenna 130. Moreover, the outer periphery of the radial antenna 130 and the dielectric plate 113 is covered by the annular shielding material 112, and it is a structure which an electromagnetic field does not leak to the outside.

종래의 플라즈마 장치에 있어서는 다음과 같은 구성을 취함으로써 레디얼 안테나(130)에 회전 전자계를 공급하고 있었다.In the conventional plasma apparatus, the rotating electromagnetic field is supplied to the radial antenna 130 by taking the following configuration.

즉, 종래의 플라즈마 장치는 회전 전자계를 공급하기 위해서 고주파 전자계를 발생하는 고주파 발생기(145)와, 고주파 발생기(145)로부터 출력되는 고주파 전자계를 유도하는 구형 도파관(143)과, 구형 도파관과 원통 도파관을 접속하기 위한 구형·원통 변환기(147)와, 직선 편파의 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하는 원편파 변환기(146)를 구비하고 있었다.That is, the conventional plasma apparatus includes a high frequency generator 145 for generating a high frequency electromagnetic field to supply a rotating electromagnetic field, a rectangular waveguide 143 for inducing a high frequency electromagnetic field output from the high frequency generator 145, a rectangular waveguide and a cylindrical waveguide. And a spherical-cylindrical transducer 147 for connecting the circuits, and a circularly polarized wave transducer 146 for converting a linearly polarized high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field.

여기서 원편파 변환기(146)로서는 예컨대, 도 22의 (c)에 도시하는 바와 같이 원통 도파관의 내벽에 대향하는 도체 제조의 원주형 돌기(146A)를 축 방향으로 1조 또는 복수조 설치한 것이 이용된다. 이들 원주형 돌기(146A)는 구형·원통 변환기(147)로부터 입력되는 TE11 모드의 전자계의 전계의 주방향에 대하여 45°를 이루는 방향으로 배치되고, 복수조의 경우에는 축 방향으로 λ/4(λ는 전파하는 전자파의 관내 파장)의 간격으로 설치되어, 이 TE11 모드의 고주파 전자계를 그 전계의 주방향이 원통 도파관의 축선을 중심으로 회전하는 회전 전자계로 변환한다.As the circularly polarized wave converter 146, for example, as shown in Fig. 22C, one or more pairs of columnar protrusions 146A of conductor manufacture facing the inner wall of the cylindrical waveguide are provided in the axial direction. do. These columnar protrusions 146A are arranged in a direction of 45 ° with respect to the main direction of the electric field of the electric field of the TE11 mode input from the spherical-cylindrical converter 147, and in the case of a plurality of sets, λ / 4 (λ). Are installed at intervals of the inside wavelength of the electromagnetic wave propagating, and the high frequency electromagnetic field of the TE11 mode is converted into a rotating electromagnetic field whose main direction of the electric field rotates about the axis of the cylindrical waveguide.

이러한 구성을 갖는 종래의 플라즈마 장치에 있어서 회전 전자계가 공급되는 구조를 도 22를 참조하여 설명하면 다음과 같이 된다. 또, 도 22는 구형 도파관(143), 구형·원통 변환기(147), 원편파 변환기(146)의 내부를 전파하는 전자계의 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다. 여기서 도 22의 (a)는 도 21에 도시한 구형 도파관(143)을 전파하는 전자계의 A-A'에 있어서의 전계의 모습, 도 22의 (b), (e), (f)는 구형·원통 변환기(147)의 출구 B-B'에 있어서의 전계의 모습, 도 22의 (c), (d), (g)는 원편파 변환기(146)를 전파하는 전자계의 전계와 회전의 방향을 도시한다.A structure in which a rotating electromagnetic field is supplied in a conventional plasma apparatus having such a configuration will be described below with reference to FIG. 22 is a figure which shows typically the state of the electromagnetic field which propagates inside the rectangular waveguide 143, the spherical-cylindrical transducer 147, and the circularly polarized wave transducer 146. FIG. Here, FIG. 22A is a view of an electric field in A-A 'of an electromagnetic field propagating through the rectangular waveguide 143 shown in FIG. 21, and FIGS. 22B, 22E and 22F are spherical shapes. The state of the electric field at the exit B-B 'of the cylindrical transducer 147, FIGS. 22C, 22D, and g are the directions of the electric field and rotation of the electromagnetic field propagating through the circularly polarized transducer 146 To show.

고주파 발생기(145)로부터 TE10 모드에서 구형 도파관(143)을 전파한 고주파 전자계[도 22의 (a)]는 구형·원통 변환기(147)에 의해서 TE11 모드로 변환되어[도 22의 (b)] 원편파 변환기(146)의 원통 도파관에 도입된다. 그리고 원편파 변환기(146)를 전파하면서 회전 전자계로 변환되어[도 22의 (c)], 도체판(132)의 중심부에 형성된 도입구(135)로부터 레디얼 안테나(130) 내에 공급된다.The high frequency electromagnetic field propagated from the high frequency generator 145 in the rectangular waveguide 143 in the TE10 mode (Fig. 22 (a)) is converted into the TE11 mode by the rectangular / cylindrical converter 147 (Fig. 22 (b)). Is introduced into the cylindrical waveguide of the circularly polarized wave converter 146. Then, the circular polarized wave converter 146 propagates to a rotating electromagnetic field (FIG. 22C) and is supplied into the radial antenna 130 from the inlet 135 formed in the center of the conductor plate 132.

그러나, 레디얼 안테나(130)에 공급된 회전 전자계의 일부는 레디얼 도파로(133)의 단부에 위치하는 도체링(134)에 의해서 반사되어, 그 반사된 회전 전자계가 동일한 방향으로 회전하면서 원편파 변환기(146) 내를 역방향으로 전파한다[도 22의 (d)]. 그리고, 이 반사 전자계는 구형·원통 변환기(147)에 있어서 고정단의 반사를 행하고[도 22의 (e), (f)], 다음번은 역방향으로 회전하는 회전 전자계가 되어 원편파 변환기(146) 내를 전파하여[도 22의 (g)], 레디얼 안테나(130)에 공급되게 된다.However, a part of the rotating electromagnetic field supplied to the radial antenna 130 is reflected by the conductor ring 134 located at the end of the radial waveguide 133, so that the reflected rotating electromagnetic field rotates in the same direction, and the circular polarization converter ( 146) Propagates in the reverse direction (Fig. 22 (d)). Then, the reflected electromagnetic field reflects the fixed end in the spherical-cylindrical transducer 147 (Figs. 22 (e) and (f)), and then becomes a rotating electromagnetic field that rotates in the reverse direction, and the circularly polarized transducer 146 It propagates inside (FIG. 22G), and is supplied to the radial antenna 130. As shown in FIG.

그 결과, 레디얼 안테나(130)에는 위상 및 회전의 방향이 서로 다른 회전 전 자계가 혼재한 상태로 공급되게 되어, 그 때의 고주파 전자계의 편파는 도 23에 도시한 바와 같은 타원이 된다. 그렇게 하면, 처리 용기 내에서 생성되는 플라즈마의 면내 분포의 균일성이 저하하여, 특히 주연부에서의 플라즈마 처리에 불균일이 생기게 된다.As a result, the radial antenna 130 is supplied in a state in which rotating electric fields having different phases and rotation directions are mixed, and the polarization of the high frequency electromagnetic field at that time becomes an ellipse as shown in FIG. Doing so reduces the uniformity of the in-plane distribution of the plasma generated in the processing vessel, and causes nonuniformity in the plasma treatment, particularly at the peripheral portion.

이와 같이 원편파 변환기(146)로 변환한 회전 전자계를 레디얼 안테나(130)에 공급한 것만으로는 레디얼 안테나(130)로부터의 반사 전자계의 영향에 의해 플라즈마 분포의 면내 균일성을 얻는 것이 곤란하였다.Thus, it was difficult to obtain in-plane uniformity of plasma distribution by the influence of the reflected electromagnetic field from the radial antenna 130 only by supplying the rotating electromagnetic field converted by the circular polarization converter 146 to the radial antenna 130.

발명의 개시Disclosure of the Invention

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은 플라즈마 분포의 면내 균일성을 개선하는 것에 있다.This invention is made | formed in order to solve such a subject, and the objective is to improve in-plane uniformity of plasma distribution.

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 플라즈마 장치는 급전부를 통해 고주파 전자계가 공급되는 도파로에 형성된 슬롯 안테나와, 이 슬롯 안테나를 통해 공급되는 고주파 전자계에 의해서 플라즈마가 생성되는 처리 용기를 구비하고, 상기 급전부는 공진기를 구성하는 동시에 급전되는 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하여 상기 도파로에 공급하는 캐비티를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서는 캐비티 내에서 회전 전자계가 공진하면서 도파로 내에 원편파로 이루어진 회전 고주파 전자계가 공급된다.In order to achieve this object, a plasma apparatus according to the present invention includes a slot antenna formed in a waveguide through which a high frequency electromagnetic field is supplied through a power supply unit, and a processing vessel in which plasma is generated by the high frequency electromagnetic field supplied through the slot antenna. The power supply unit may include a cavity for constructing a resonator and converting a high frequency electromagnetic field fed into a rotating electromagnetic field to supply the waveguide. In the present invention, a rotating high frequency electromagnetic field composed of circularly polarized waves is supplied into the waveguide while the rotating electromagnetic field resonates in the cavity.

이 플라즈마 장치는 도파로 내에서의 캐비티의 개구부의 주위에 설치되어 캐비티의 내경과 동일한 내경을 갖는 링부재를 구비하고 있어도 좋다. 이 링부재의 두께와 폭을 조절함으로써 캐비티 내에서 공진하는 고주파 전자계 중, 도파로 내에 공급되는 고주파 전자계의 비율을 조절할 수 있다.This plasma apparatus may be provided around the opening part of a cavity in a waveguide, and may be provided with the ring member which has the same inner diameter as the inner diameter of a cavity. By adjusting the thickness and width of the ring member, it is possible to adjust the ratio of the high frequency electromagnetic field supplied into the waveguide among the high frequency electromagnetic fields resonating in the cavity.

본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제1 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관의 외부 도체와 접속된 원형 도체 부재와, 일단이 이 원형 도체 부재와 접속되고 타단이 상기 도파로 내에 개구된 원통 도체 부재로 형성되는 동시에, 상기 원형 도체 부재의 중심로부터 그 직경 방향으로 이격된 위치에 설치되어 상기 동축 도파관의 내부 도체와 일단이 접속된 급전핀과, 이 급전핀과 상기 원형 도체 부재의 중심을 사이에 두고 소정의 각도를 이루는 위치에 설치되어 일단이 상기 원형 도체 부재와 접속된 섭동핀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서는 동축 도파관을 통해 급전되는 고주파 전자계는 급전핀과 섭동핀과의 상호 작용에 의해서 회전자계로 변환되어, 캐비티 내에서 공진하면서 도파로 내에 공급된다.As a first configuration example of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity includes a circular conductor member connected to an outer conductor of a coaxial waveguide for feeding a high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to the circular conductor member, and the other end is opened in the waveguide. A feed pin formed of a cylindrical conductor member and spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction thereof and connected to an inner conductor of the coaxial waveguide and one end thereof, and a center of the feed pin and the circular conductor member; It is provided at a position forming a predetermined angle across the gap is characterized in that the end has a perturbing pin connected to the circular conductor member. In such a configuration, the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide is converted into a rotor field by the interaction between the feed pin and the perturbation pin, and is supplied into the waveguide while resonating in the cavity.

여기서 급전핀의 타단은 개방 상태로 되어 있어도 좋고, 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯이 형성된 안테나면에 접속되어 있어도 좋다. 급전핀의 타단이 안테나면에 접속되어 있는 경우, 그 급전핀의 타단에 안테나면 측으로 넓어지는 원추대형의 도전 부재가 설치되어 있어도 좋다. 이러한 형상을 한 도체 부재를 이용하는 것에 의해 캐비티 내에서 공진하는 고주파 전자계를 도파로 내에 도입하기 쉽게 할 수 있다.Here, the other end of the feed pin may be in an open state or may be connected to an antenna surface on which a slot constituting a slot antenna is formed. In the case where the other end of the feed pin is connected to the antenna face, a cone-shaped conductive member extending to the antenna face side may be provided at the other end of the feed pin. By using a conductor member having such a shape, it is possible to easily introduce a high frequency electromagnetic field resonating in the cavity into the waveguide.

섭동핀의 타단도 또 개방 상태로 되어 있어도 좋고, 안테나면에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 원통 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다.The other end of the perturbation pin may also be in an open state, or may be connected to the antenna surface. It may also be connected to a cylindrical conductor member.

또한, 급전핀의 타단이 원통 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 섭동핀의 타단은 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯이 형성된 안테나면에 접속되어 있어도 좋고, 원통 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다.In addition, the other end of the feed pin may be connected to the cylindrical conductor member. In this case, the other end of the perturbation pin may be connected to the antenna surface on which the slot constituting the slot antenna is formed, or may be connected to the cylindrical conductor member.

본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제2 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관의 외부 도체와 접속된 원형 도체 부재와, 일단이 이 원형 도체 부재와 접속되고 타단이 상기 도파로 내에 개구된 원통 도체 부재와, 이 원통 도체 부재의 측벽 내부에 대향 배치된 도전 부재로 형성되는 동시에, 상기 원형 도체 부재의 중심으로부터 그 직경 방향으로 이격된 위치에 설치되어 상기 동축 도파관의 내부 도체와 일단이 접속된 급전핀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 캐비티는 상기 원통 도체 부재의 측벽 내부에 대향 배치된 도전 부재에 의해서 그 원통 도체 부재의 축에 수직한 단면이 서로 대향하는 노치부를 갖도록 형성된다. 그 결과, 동축 도파관을 통해 급전되는 고주파 전자계는 캐비티 내에서 회전 전자계로 변환되어, 공진하면서 도파로 내에 공급된다.As a second configuration of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity includes a circular conductor member connected to an outer conductor of a coaxial waveguide for feeding a high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to the circular conductor member, and the other end is opened in the waveguide. It is formed of a cylindrical conductor member and a conductive member disposed opposite to the inside of the sidewall of the cylindrical conductor member, and is provided at a position spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction thereof so as to be connected to one end of the inner conductor of the coaxial waveguide. It characterized in that it comprises a feeding pin. In such a configuration, the cavity is formed so that the cross sections perpendicular to the axes of the cylindrical conductor members face each other by the conductive members disposed opposite to the inside of the side wall of the cylindrical conductor member. As a result, the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide is converted into a rotating electromagnetic field in the cavity and supplied into the waveguide while resonating.

여기서 상기 원통 도체 부재의 측벽 내부에 대향 배치된 도전 부재는 이 원통 도체 부재의 일단으로부터 타단까지 연장하고 있어도 좋다.Here, the electrically-conductive member opposingly arranged inside the side wall of the said cylindrical conductor member may extend from the one end of this cylindrical conductor member to the other end.

또한, 도전 부재는 원통 도체 부재의 축 방향의 길이가 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4이라도 좋다. 이 경우, 도전 부재와 급전핀과의 평행 부분의 길이가 상기 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4이 되어, 캐비티 내에 양호한 회전 전자계를 얻을 수 있다.In addition, the conductive member may have a length in the axial direction of the cylindrical conductor member approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field. In this case, the length of the parallel part of the electrically-conductive member and the feed pin becomes about 1/4 of the wavelength of the said high frequency electromagnetic field, and a favorable rotating electromagnetic field can be obtained in a cavity.

또한, 도전 부재는 도파로 측의 단부가 슬로프형으로 성형되어 있어도 좋다. 이와 같이 성형함으로써, 캐비티 내에서 도전 부재가 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역과의 임피던스의 변화를 완만하게 하여, 2개의 영역의 경계에서의 고주파 전자계의 반사를 억제할 수 있다.Further, the conductive member may be molded in a slope at an end portion of the waveguide side. By molding in this way, the impedance change between the region where the conductive member is present and the region where the conductive member is not present in the cavity is moderated, and the reflection of the high frequency electromagnetic field at the boundary between the two regions can be suppressed.

도전 부재의 단부를 슬로프형으로 성형하는 경우, 그 단부를 제외한 본체는 원통 도체 부재의 축 방향의 길이가 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4이라도 좋다. 이에 따라, 캐비티 내에 양호한 회전 전자계를 얻을 수 있다.In the case where the end portion of the conductive member is formed into a slope shape, the main body except the end portion may have a length in the axial direction of the cylindrical conductor member approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field. As a result, a good rotating electromagnetic field can be obtained in the cavity.

또한, 급전핀의 타단은 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯이 형성된 안테나면에 접속되어 있어도 좋고, 원형 도체 부재로부터 원통 도체 부재의 축 방향에 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4 떨어진 위치에서 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다.The other end of the feed pin may be connected to the antenna surface on which the slot constituting the slot antenna is formed, and is connected to the conductor member at a position approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field from the circular conductor member in the axial direction of the cylindrical conductor member. You may be.

또, 원통 도체 부재의 측벽 내부에 설치되는 도전 부재로서 서로 대향하는 1조 또는 복수조의 도체 제조의 원주형 돌기를 축 방향으로 설치하더라도 좋다.Moreover, as a conductive member provided in the side wall of a cylindrical conductor member, you may provide the circumferential protrusion of the manufacture of a set of conductors which oppose each other in the axial direction.

본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제3 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관의 외부 도체와 접속된 타원형 도체 부재와, 일단이 이 타원형 도체 부재와 접속되고 타단이 상기 도파로 내에 개구되어, 단면이 타원 형상의 통형상 도체 부재로 형성되는 동시에, 상기 타원형 도체 부재의 중심으로부터 그 직경 방향으로 이격하며 또한 그 장직경 및 단직경과 소정의 각도를 이루는 위치에 설치되어 상기 동축 도파관의 내부 도체와 접속된 급전핀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 동축 도파관을 통해 급전되는 고주파 전자계는 타원형의 단면을 갖는 캐비티 내에서 회전 전자계로 변환되어, 공진하면서 도파로 내에 공급된다.As a third configuration example of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity is an elliptical conductor member connected to an outer conductor of a coaxial waveguide feeding a high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to the elliptical conductor member, and the other end is opened in the waveguide. And an elliptic cylindrical member having a cross section, which is spaced apart from the center of the elliptical conductor member in the radial direction thereof and is formed at a predetermined angle with the long and short diameters of the elliptical conductor member so as to be provided within the coaxial waveguide. And a feed pin connected to the conductor. In such a configuration, the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide is converted into a rotating electromagnetic field in a cavity having an elliptical cross section, and is supplied into the waveguide while resonating.

여기서 급전핀의 타단은 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯이 형성된 안테나면에 접속되어 있어도 좋고, 원형 도체 부재로부터 원통 도체 부재의 축 방향에 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4 떨어진 위치에서 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다.The other end of the feed pin may be connected to the antenna surface on which the slot forming the slot antenna is formed, and is connected to the conductor member at a position approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field from the circular conductor member in the axial direction of the cylindrical conductor member. You may be.

본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제4 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 제1, 제2 동축 도파관의 외부 도체와 접속된 원형 도체 부재와, 일단이 이 원형 도체 부재와 접속되고 타단이 상기 도파로 내에 개구된 원통 도체 부재로 형성되는 동시에, 상기 원형 도체 부재의 중심로부터 그 직경 방향으로 이격된 위치에 설치되어 상기 제1 동축 도파관의 내부 도체와 접속된 제1 급전핀과, 이 제1 급전핀과 상기 원형 도체 부재의 중심을 사이에 두고 소정의 각도를 이루는 위치에 설치되어 상기 제2 동축 도파관의 내부 도체와 접속된 제2 급전핀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 제1, 제2 급전핀에 위상이 다른 고주파 전자계를 급전함으로써 회전 전자계가 생성되어, 이 회전 전자계가 캐비티 내에서 공진하면서 도파로 내에 공급된다.As a fourth configuration example of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity includes a circular conductor member connected to an outer conductor of the first and second coaxial waveguides for feeding a high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to the circular conductor member and the other end thereof. A first feed pin formed of a cylindrical conductor member opened in the waveguide and installed at a position spaced in the radial direction from the center of the circular conductor member and connected to an inner conductor of the first coaxial waveguide; And a second feed pin installed at a predetermined angle with the center of the feed pin and the circular conductor member interposed therebetween and connected to the inner conductor of the second coaxial waveguide. In such a configuration, a rotating electromagnetic field is generated by feeding high frequency electromagnetic fields having different phases to the first and second feed pins, and the rotating electromagnetic fields are supplied into the waveguide while resonating in the cavity.

여기서 제1, 제2 급전핀의 각각의 타단은 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯이 형성된 안테나면에 접속되어 있어도 좋고, 원형 도체 부재로부터 원통 도체 부재의 축 방향에 고주파 전자계의 파장의 대략 1/4 떨어진 위치에서 도체 부재에 접속되어 있어도 좋다.Here, the other end of each of the first and second feed pins may be connected to a slotted antenna surface constituting a slot antenna, and approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field in the axial direction of the cylindrical conductor member from the circular conductor member. It may be connected to the conductor member at the position.

본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제5 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 적어도 1개의 동축 도파관의 외부 도체와 접속된 원형 도체 부재와, 일단이 이 원형 도체 부재와 접속되고 타단이 도파로 내에 개구된 원통 도체 부재로 형성되는 동시에, 적어도 1개의 동축 도파관으로부터 급전된 고주파 전자계를 회전 전자계로서 캐비티 내에 방사하는 패치 안테나를 구비하고, 이 패치 안테나는 원형 도체 부재와, 이 원형 도체 부재와 소정의 간격을 두고 대향 배치되어 적어도 1개의 동축 도파관의 내부 도체와 접속된 도체판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 동축 도파관을 통해 급전되는 고주파 전자계는 패치 안테나에 의해서 회전 전자계로서 캐비티 내에 방사되어, 공진하면서 도파로 내에 공급된다.As a fifth configuration of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity includes a circular conductor member connected to an outer conductor of at least one coaxial waveguide for feeding a high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to the circular conductor member, and the other end is in the waveguide. A patch antenna which is formed of an open cylindrical conductor member and radiates a high frequency electromagnetic field fed from at least one coaxial waveguide into a cavity as a rotating electromagnetic field, the patch antenna comprising a circular conductor member, the circular conductor member and a predetermined one. And a conductor plate spaced apart from each other and connected to the inner conductor of the at least one coaxial waveguide. In this configuration, the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide is radiated into the cavity as a rotating electromagnetic field by the patch antenna, and is supplied into the waveguide while resonating.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 장치의 제6 구성예로서, 상기 캐비티는 고주파 전자계를 급전하는 구형 도파관의 일측면 또는 종단면과, 일단이 이 구형 도파관의 일측면 또는 종단면과 접속되고 타단이 도파로 내에 개구된 원통 도체 부재로 형성되고, 상기 구형 도파관의 일측면 또는 종단면에는 고주파 전자계를 회전 전자계로서 캐비티 내에 방사하는 복수의 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 구형 도파관을 통해 급전되는 고주파 전자계는 그 구형 도파관의 일측면 또는 종단면에 형성된 복수의 슬롯에 의해서 회전 전자계로서 캐비티 내에 방사되어, 공진하면서 도파로 내에 공급된다.Further, as a sixth configuration example of the plasma apparatus according to the present invention, the cavity is one side or end face of the rectangular waveguide for feeding the high frequency electromagnetic field, one end of which is connected to one side face or the longitudinal face of the rectangular waveguide, and the other end is opened in the waveguide. It is formed of a cylindrical conductor member, characterized in that a plurality of slots are formed in one side or the longitudinal section of the spherical waveguide to radiate a high frequency electromagnetic field into the cavity as a rotating electromagnetic field. In this configuration, the high frequency electromagnetic field fed through the rectangular waveguide is radiated into the cavity as a rotating electromagnetic field by a plurality of slots formed in one side or the longitudinal section of the rectangular waveguide, and is supplied into the waveguide while resonating.

여기서 복수의 슬롯은 서로의 중점에서 교차하는 2개의 슬롯이라도 좋다. 이 2개의 슬롯에 의해서 구성되는 슬롯을 크로스 슬롯이라고 부른다. 또한 복수의 슬롯은 서로 이격되어 배치된 서로 대략 수직한 방향으로 신장하는 2개의 슬롯이라도 좋다. 이 2개의 슬롯에 의해서 구성되는 슬롯을 팔자(八字) 슬롯이라고 부른다.Here, the plurality of slots may be two slots intersecting at the midpoint of each other. The slot constituted by these two slots is called a cross slot. Further, the plurality of slots may be two slots extending in a substantially perpendicular direction to be spaced apart from each other. The slot constituted by these two slots is called an eight character slot.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법은 공진기를 구성하는 캐비티에 고주파 전자계를 급전하고, 이 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하는 동시에 상기 캐비티 내에서 공진시키면서 회전 전자계로 변환된 고주파 전자계를 도파로에 공급하고, 상기 도파로에 공급된 고주파 전자계를 상기 도파로에 형성된 슬롯 안테나를 통해 처리 용기 내에 공급함으로써 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이 방법에 있어서는 회전 전자계를 공진시키면서 도파로에 공급함으로써, 도파로에 공급되는 고주파 전자계를 원편파로 이루어진 회전 전자계로 할 수 있다.In addition, the plasma generation method according to the present invention feeds a high frequency electromagnetic field to the cavity constituting the resonator, and converts the high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field and simultaneously supplies the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity. The plasma is generated by supplying a high frequency electromagnetic field supplied to the waveguide into a processing vessel through a slot antenna formed in the waveguide. In this method, by supplying the waveguide with resonance of the rotating electromagnetic field, the high frequency electromagnetic field supplied to the waveguide can be a rotating electromagnetic field composed of circularly polarized waves.

본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제1 구성예는, 공진기를 구성하는 캐비티 내에 급전핀과 섭동핀을 설치하는 것에 따라, 동축 도파관을 통해 급전된 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하며 또한 캐비티 내에서 공진시키는 것이다.In the first configuration example of the plasma generating method according to the present invention, the feed pin and the perturbation pin are provided in the cavity constituting the resonator, thereby converting the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide into the rotating electromagnetic field and resonating in the cavity. It is to let.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제2 구성예는, 고주파 전자계의 전파 방향에 수직한 단면이 서로 대향하는 노치를 갖는 캐비티에 동축 도파관을 통해 고주파 전자계를 급전함으로써, 이것을 회전 전자계로 변환하며 또한 캐비티 내에서 공진시키는 것이다.In addition, the second configuration example of the plasma generating method according to the present invention, by feeding the high frequency electromagnetic field through the coaxial waveguide to the cavity having a notch in which the cross sections perpendicular to the propagation direction of the high frequency electromagnetic field are opposed to each other, converts it into a rotating electromagnetic field. It is also to resonate in the cavity.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제3 구성예는, 고주파 전자계의 전파 방향에 수직한 단면이 타원 형상의 캐비티에 동축 도파관을 통해 고주파 전자계를 급전함으로써, 이것을 회전 전자계로 변환하며 또한 캐비티 내에서 공진시키는 것이다.Further, in the third configuration example of the plasma generation method according to the present invention, the cross section perpendicular to the propagation direction of the high frequency electromagnetic field is fed to the elliptic cavity by feeding the high frequency electromagnetic field through the coaxial waveguide, thereby converting it into a rotating electromagnetic field and also in the cavity. To resonate at.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제4 구성예는, 공진기를 구성하는 캐비티에 제1, 제2 동축 도파관을 통해 서로 위상이 90° 다른 고주파 전자계를 급전함으로써, 회전 전자계를 생성하며 또한 캐비티 내에서 공진시키는 것이다.Further, the fourth configuration example of the plasma generating method according to the present invention generates a rotating electromagnetic field by feeding a high frequency electromagnetic field having a phase of 90 ° to each other through the first and second coaxial waveguides to the cavity constituting the resonator. To resonate within.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제5 구성예는, 동축 도파관을 통해 패치 안테나에 고주파 전자계를 급전함으로써, 캐비티 내에 회전 전자계를 생성하는 것이다.A fifth configuration example of the plasma generating method according to the present invention is to generate a rotating electromagnetic field in a cavity by feeding a high frequency electromagnetic field to a patch antenna via a coaxial waveguide.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 방법의 제6 구성예는, 구형 도파관으로부터 급전된 고주파 전자계를 그 구형 도파관의 일측면 또는 종단면에 형성된 복수의 슬롯으로부터 캐비티 내에 방사함으로써, 회전 전자계를 생성하는 것이다.In addition, a sixth structural example of the plasma generating method according to the present invention is to generate a rotating electromagnetic field by radiating a high frequency electromagnetic field supplied from a rectangular waveguide into a cavity from a plurality of slots formed in one side or longitudinal section of the rectangular waveguide.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 장치를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a plasma apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a power supply unit of the plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부에서의 전계 분포를 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining electric field distribution at a power supply unit of a plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 작용 효과를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining the effect of the power supply unit of the plasma apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 변형예를 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a modification of the power supply unit of the plasma apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 변형예를 설명하는 도면이다.7 is a view for explaining a modification of the power supply unit of the plasma apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.8 is a view for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 변형예를 설명하는 도면이다.9 is a view for explaining a modification of the power supply unit of the plasma apparatus according to the third embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 변형예를 설명하는 도면이다.10 is a view for explaining a modification of the power supply unit of the plasma apparatus according to the third embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.11 is a view for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.12 is a diagram for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.FIG. 13 is a diagram for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.14 is a view for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부를 설명하는 도면이다.15 is a view for explaining a power supply unit of a plasma apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 장치에 이용되는 크로스 슬롯의 설계예를 설명하는 도면이다.16 is a view for explaining an example of the design of the cross slots used in the plasma apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 장치의 급전부의 변형예를 설명하는 도면이다.17 is a view for explaining a modification of the power supply unit of the plasma apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 장치에 이용되는 슬롯의 다른 예를 설명하는 도면이다.18 is a view for explaining another example of a slot used in the plasma apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.

도 19는 슬롯의 형상을 도시하는 평면도이다.19 is a plan view showing the shape of a slot.

도 20은 본 발명에서 사용 가능한 레디얼 안테나의 구성예를 설명하는 도면이다.20 is a view for explaining an example of the configuration of a radial antenna usable in the present invention.

도 21은 종래의 플라즈마 장치를 설명하는 도면이다.21 is a diagram for explaining a conventional plasma apparatus.

도 22는 종래의 플라즈마 장치에 있어서의 전자계의 모드를 설명하는 도면이다.It is a figure explaining the mode of the electromagnetic field in the conventional plasma apparatus.

도 23은 종래의 플라즈마 장치에 있어서의 플라즈마의 면내 분포를 도시하는 모식도이다.It is a schematic diagram which shows in-plane distribution of the plasma in the conventional plasma apparatus.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 장치를 설명하는 도면이다.1 to 3 are diagrams illustrating a plasma apparatus according to a first embodiment of the present invention.

이 플라즈마 장치는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 상부가 개구된 바닥 보유 원통형 처리 용기(11)와, 이 처리 용기(11)의 상부 개구를 폐쇄하는 유전체판(13)과, 이 유전체판(13)의 위에 배치되어, 처리 용기(11) 내에 고주파 전자계를 방사(또는 리크)하는 레디얼 안테나(30)와, 레디얼 안테나(30) 및 유전체판(13)의 외주를 덮는 실드재(12)를 구비하고 있다. 또, 처리 용기(11)와 유전체판(13)과의 사이에는 O링 등의 시일 부재(14)를 개재시켜, 처리 용기(11) 내의 진공을 유지하는 동시에 플라즈마가 외부로 새지 않도록 하고 있다.As shown in Fig. 1A, the plasma apparatus includes a bottom retaining cylindrical processing container 11 having an upper opening, a dielectric plate 13 for closing the upper opening of the processing container 11, A shield material disposed on the dielectric plate 13 and covering the outer circumference of the radial antenna 30 and the radial antenna 30 and the dielectric plate 13 that radiate (or leak) a high frequency electromagnetic field in the processing container 11 ( 12). In addition, a sealing member 14 such as an O-ring is interposed between the processing container 11 and the dielectric plate 13 to maintain the vacuum in the processing container 11 and prevent the plasma from leaking to the outside.

이 처리 용기(11)의 내부에는 피처리체인 기판(21)을 얹어 놓은 기판대(22)가 승강축(23)을 통해 승강 가능하게 설치되어 있다. 이 기판대(22)는 매칭 박스(25)를 통해 바이어스용 고주파 전원(26)과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 처리 용기(11)의 기밀성을 유지하기 위해서, 기판대(22) 저면과 처리 용기(11) 저면에 설치된 절연체판(15)과 결합된 벨로우즈(24)가 승강축(23)의 주위에 설치되어 있다.The inside of this processing container 11 is provided with the board | substrate base 22 on which the board | substrate 21 which is a to-be-processed object was mounted so that lifting / lowering is possible through the lifting shaft 23. The substrate stand 22 is electrically connected to a bias high frequency power supply 26 via a matching box 25. Moreover, in order to maintain the airtightness of the processing container 11, the bellows 24 couple | bonded with the insulator plate 15 provided in the bottom face of the board | substrate stand 22 and the bottom face of the processing container 11 is carried out around the lifting shaft 23. It is installed.

이 처리 용기(11)에는 또한 진공 배기용의 배기구(16)와 플라즈마 가스 및 프로세스 가스 공급용의 노즐(17)이 설치되어 있다.This processing container 11 is further provided with an exhaust port 16 for vacuum exhaust and a nozzle 17 for supplying plasma gas and process gas.

한편, 레디얼 안테나(30)는 레디얼 도파로(33)를 형성하는 서로 평행한 2장의 원형 도체판(31, 32)과, 이들 도체판(31, 32)의 외주부를 접속하는 도체링(34)으로 구성되어 있다.On the other hand, the radial antenna 30 includes two circular conductor plates 31 and 32 parallel to each other forming the radial waveguide 33 and a conductor ring 34 connecting the outer circumferential portions of the conductor plates 31 and 32. Consists of.

여기서 도 1의 (a)에 도시하는 플라즈마 장치의 Ib-Ib'선에 있어서의 단면도를 도 1의 (b)에 도시한다. 레디얼 도파로(33)의 하면이 되는 도체판(31)에는 예컨대 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 슬롯(36)이 주위 방향에 복수 형성되어, 레디얼 안테나(30)의 안테나면을 형성하고 있다. 또한, 도체판(31)에 복수 형성되는 슬롯(36)에 의해 슬롯 안테나가 구성된다.Here, sectional drawing in the line Ib-Ib 'of the plasma apparatus shown to Fig.1 (a) is shown to Fig.1 (b). In the conductor plate 31 serving as the bottom surface of the radial waveguide 33, as shown in FIG. 1B, for example, a plurality of slots 36 are formed in the circumferential direction to form an antenna surface of the radial antenna 30. Doing. Moreover, the slot antenna is comprised by the slot 36 formed in the conductor board 31 in multiple numbers.

또한, 레디얼 도파로(33)의 상면이 되는 도체판(32)의 중심부에는 후술하는 급전부가 설치되어 있다.In the center of the conductor plate 32 serving as the upper surface of the radial waveguide 33, a power feeding portion described later is provided.

도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 고주파 발생기(45)에 있어서 발생한 고주파 전자계는 매칭 회로(44)를 통해 구형 도파관(43)을 전파하여, 구형·동축 변환 기(42)에 있어서 TE10 모드로부터 TEM 모드로 변환되어, 동축 도파관(41)을 통해 레디얼 안테나(30)의 급전부에 급전된다.As shown in FIG. 1A, the high frequency electromagnetic field generated in the high frequency generator 45 propagates through the rectangular waveguide 43 through the matching circuit 44, and TE10 in the spherical / coaxial converter 42. The mode is converted from the mode to the TEM mode and fed to the feed section of the radial antenna 30 via the coaxial waveguide 41.

본 실시예에 있어서 이 급전부는 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관(41)의 외부 도체(41A)와 접속된 원형 도체 부재(51A)와, 일단이 이 원형 도체 부재(51A)와 접속되고, 타단이 레디얼 안테나(30) 내에 개구된 원통 도체 부재(51B)로 형성되는 캐비티(35)와, 이 캐비티(35) 내에 설치되어, 일단이 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)와 접속되고 타단이 개방 상태로 되어 있는 급전핀(52)과, 일단이 원형 도체 부재(51A)와 접속되고 타단이 개방 상태로 되어 있는 섭동핀(53)으로 이루어진다. 급전핀(52)과 섭동핀(53)은 동축 도파관(41)을 통해 공급되는 전자계를 회전 전자계로 변환한다. 또, 도 1의 (c)는 도 1의 (a)의 Ic-Ic'선에 있어서의 단면도이다.In this embodiment, the power supply part has a circular conductor member 51A connected to the outer conductor 41A of the coaxial waveguide 41 that feeds the high frequency electromagnetic field, and one end thereof is connected to the circular conductor member 51A, and the other end thereof is The cavity 35 formed by the cylindrical conductor member 51B opened in the radial antenna 30, and it is provided in this cavity 35, one end is connected with the internal conductor 41B of the coaxial waveguide 41, and the other end is The feed pin 52 which is in the open state, and the perturbation pin 53 which is connected to the circular conductor member 51A at one end and in the open state at the other end thereof. The feed pin 52 and the perturbation pin 53 convert the electromagnetic field supplied through the coaxial waveguide 41 into a rotating electromagnetic field. 1C is a cross-sectional view taken along the line Ic-Ic 'of FIG. 1A.

이 캐비티(35)는 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)과 동시에 공진기를 구성하여, 캐비티(35) 내에서 공진하는 고주파 전자계의 일부가 레디얼 도파로(33)에 공급된다.The cavity 35 constitutes a resonator at the same time as the conductor plate 31 of the radial antenna 30, and a part of the high frequency electromagnetic field resonating in the cavity 35 is supplied to the radial waveguide 33.

레디얼 안테나(30)의 도체판(32)의 중앙에 설치된 캐비티(35)의 개구부의 주위에는 원통 도체 부재(51B)의 내경[즉 캐비티(35)의 내경]과 동일한 내경을 갖는 링부재(54)가 배치되어 있다. 이 링부재(54)의 두께와 폭을 조절함으로써, 캐비티(35) 내에서 공진하는 고주파 전자계 중, 레디얼 도파로(33)에 공급되는 고주파 전자계의 비율을 조절할 수 있다.Ring member 54 having an inner diameter equal to the inner diameter of the cylindrical conductor member 51B (that is, the inner diameter of the cavity 35) around the opening of the cavity 35 provided in the center of the conductor plate 32 of the radial antenna 30. ) Is arranged. By adjusting the thickness and width of the ring member 54, the ratio of the high frequency electromagnetic field supplied to the radial waveguide 33 among the high frequency electromagnetic fields resonating in the cavity 35 can be adjusted.

또, 캐비티(35)에 공급된 전자계 중, 공진하여 캐비티(35) 내에 남는 전자계 의 에너지를 캐비티(35)로부터 레디얼 도파로(33)에 공급되는 전자계의 에너지로 나눈 값은「Q값」이라고 불린다.Moreover, the value which divided the energy of the electromagnetic field which resonates and remains in the cavity 35 among the electromagnetic fields supplied to the cavity 35 by the energy of the electromagnetic field supplied to the radial waveguide 33 from the cavity 35 is called "Q value". .

도 2를 참조하여 이러한 급전부의 구성을 상술한다.With reference to FIG. 2, the structure of such a power supply part is explained in full detail.

도 2의 (a)는 측면으로부터 본 경우의 급전부를 나타내는 모식도, 도 2의 (b)는 급전핀(52)과 섭동핀(53)의 배치를 도시하는 모식도이다.FIG. 2 (a) is a schematic diagram showing the power feeding section when viewed from the side, and FIG. 2 (b) is a schematic diagram showing the arrangement of the power feeding pin 52 and the perturbation pin 53.

본 실시예에서는 고주파 발생기(45)로부터 2.45 GHz의 고주파 전자계를 급전하는 것으로 하면, 원통형의 캐비티(35)의 중심축(이하 「중심축」이라고 함)으로부터 원통 도체 부재(51B)의 내면까지의 거리(이하, 「캐비티의 반경」이라고 함) a를 약 7.3∼7.5 cm, 원형 도체 부재(51A)와 레디얼 안테나(30)의 원형 도체판(31)과의 거리(이하, 「캐비티의 깊이」라고 함) d를 약 3.6 cm으로 할 수 있다. 또, 이 때의 레디얼 안테나(30)의 직경은 약 48 cm, 도체판(31, 32) 사이의 거리인 높이 h는 1.5∼1.6 cm이다.In the present embodiment, when the high frequency electromagnetic field of 2.45 GHz is fed from the high frequency generator 45, the center axis of the cylindrical cavity 35 (hereinafter referred to as the "central axis") to the inner surface of the cylindrical conductor member 51B is supplied. Distance (hereinafter, referred to as "radius of cavity") a of about 7.3 to 7.5 cm, distance between circular conductor member 51A and circular conductor plate 31 of radial antenna 30 (hereinafter "depth of cavity") D) can be approximately 3.6 cm. Moreover, the diameter h of the radial antenna 30 at this time is about 48 cm, and the height h which is the distance between the conductor plates 31 and 32 is 1.5-1.6 cm.

원통 도체 부재(51B)와 함께 캐비티(35)를 형성하는 링부재(54)의 폭 c는 약 3.1 cm이며, 이것은 전자파의 파장의 약1/4에 상당한다.The width c of the ring member 54 forming the cavity 35 together with the cylindrical conductor member 51B is about 3.1 cm, which corresponds to about one quarter of the wavelength of electromagnetic waves.

또한, 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)와 접속된 급전핀(52)의 길이 l₁을 1.75∼2.6 cm, 섭동핀(53)의 길이 l₂를 1.75∼2.1 cm으로 할 수 있다. 이 때, 급전핀(52)을 섭동핀(53)보다도 약간 길게 설계하면 좋다.Further, the length l ₁ of the feed pin 52 connected to the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41 can be 1.75 to 2.6 cm, and the length l ₂ of the perturbation pin 53 can be 1.75 to 2.1 cm. At this time, the feed pin 52 may be designed to be slightly longer than the perturbation pin 53.

또, 핀(52, 53)을 길게 하거나, 또는, 캐비티(35)를 깊게 하면, 캐비티(35)의 Q값은 커지고, 레디얼 도파로(33)에 공급되는 전자계의 비율을 작게 할 수 있 다. 플라즈마 장치로서의 용도에는 Q값은 약 30이 기준이 된다.In addition, when the pins 52 and 53 are made long or the cavity 35 is made deep, the Q value of the cavity 35 becomes large, and the ratio of the electromagnetic field supplied to the radial waveguide 33 can be made small. For use as a plasma apparatus, the Q value is approximately 30.

한편, 급전핀(52)과 섭동핀(53)은 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 모두 원형 도체 부재(51A)의 중심축으로부터 b₁=b₂=약 3.6 cm의 위치에, 그 중심을 사이에 두고 45°의 홀수배, 예컨대 φ=135°의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 이것에 의해서, 동축 도파관(41)을 통해 급전되는 고주파 전자계는 캐비티(35) 내에서 TM 모드의 회전 전자계로 변환된다.On the other hand, the feed pin 52 and the perturbation pin 53 are both at a position of b ₁ = b ₂ = about 3.6 cm from the central axis of the circular conductor member 51A, as shown in FIG. It is arrange | positioned so that it may become an odd multiple of 45 degrees, for example, the angle of (phi) = 135 degrees between the centers. Thereby, the high frequency electromagnetic field fed through the coaxial waveguide 41 is converted into the rotating electromagnetic field of TM mode in the cavity 35.

여기서 나타낸 급전부의 치수는 반사 계수(VS)를 중시하여 설계한 결과 얻어진 것이며, 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예컨대 회전 전자계의 축비를 중시하는 경우에는, 도 2에 있어서, a=약 7.3 cm, d=약 3.5 cm, c=약 2.6 cm, t=약 1.0 cm, l₁=l₂=약 1.5 cm, b₁=약 4.3 cm, b₂=약 4.4 cm의 위치에, φ=115°로 하면 좋다.The dimension of the power supply part shown here is obtained as a result of designing with respect to reflection coefficient VS, Of course, it is not limited to this. For example, in the case of focusing on the axial ratio of the rotating electromagnetic field, in FIG. 2, a = about 7.3 cm, d = about 3.5 cm, c = about 2.6 cm, t = about 1.0 cm, l ₁ = l ₂ = about 1.5 cm, b = ₁ to about 4.3 cm, b = ₂ position of about 4.4 cm, may be by φ = 115 °.

도 3을 참조하면, 급전핀(52)과 섭동핀(53)에 의해서 회전 전자계를 생성하는 구조는 다음과 같이 설명할 수 있다.Referring to FIG. 3, a structure for generating a rotating electromagnetic field by the feed pin 52 and the perturbation pin 53 may be described as follows.

만일 섭동핀(53)이 없으면, 급전핀(52)에 의해서 생기는 전계는 도 3에 도시하는 E(점선)와 같이 되어, 회전 전자계를 얻을 수 없다.If the perturbation pin 53 is not present, the electric field generated by the feed pin 52 becomes like E (dotted line) shown in Fig. 3, and a rotating electromagnetic field cannot be obtained.

이에 대하여, 섭동핀(53)을 설치한 경우에는 상기 전계(E) 중, 섭동핀(53) 방향의 성분(E1)은 급전핀(52)과 섭동핀(53)과의 사이의 용량 성분의 영향에 의해 위상이 지연된다. 이 위상 지연이 90°가 되도록 급전핀(52), 섭동핀(53)의 길이를 조정함으로써 TM11 모드의 회전 전자계를 얻을 수 있다. On the other hand, in the case where the perturbation pin 53 is provided, the component E1 in the perturbation pin 53 direction of the electric field E is formed by the capacitance component between the feed pin 52 and the perturbation pin 53. The phase is delayed by the influence. By adjusting the lengths of the feed pins 52 and the perturbation pins 53 such that the phase delay is 90 °, a rotating electromagnetic field of the TM11 mode can be obtained.

따라서, 이러한 플라즈마 장치에 있어서, 고주파 발생기(45)로부터 발생한 고주파 전자계는 동축 도파관(41)을 통해 상기 캐비티(35)에 급전되어, 급전핀(52)과 섭동핀(53)에 의해서 회전 전자계로 변환되는 동시에, 상기 캐비티(35)에 있어서 공진하면서, 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다. 레디얼 안테나(30) 내에 공급된 고주파 전자계는 레디얼 도파로(33)를 전파하여, 이 레디얼 도파로(33) 내를 전파하는 전자계(F)가 이들 슬롯(36)으로부터 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)되어, 노즐(17)을 통하여 처리 용기(11) 내에 도입되는 플라즈마 가스를 전리시켜 플라즈마(S)를 생성한다.Therefore, in such a plasma apparatus, the high frequency electromagnetic field generated from the high frequency generator 45 is supplied to the cavity 35 through the coaxial waveguide 41, and is fed to the rotating electromagnetic field by the feed pin 52 and the perturbing pin 53. At the same time, a portion thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30 while resonating in the cavity 35. The high frequency electromagnetic field supplied in the radial antenna 30 propagates the radial waveguide 33, and the electromagnetic field F propagating in the radial waveguide 33 radiates (or discharges) from these slots 36 into the processing vessel 11. Leaked to ionize the plasma gas introduced into the processing chamber 11 through the nozzle 17 to generate the plasma S.

이 때 캐비티(35)에 있어서 회전 전자계는 공진하고 있기 때문에 캐비티(35) 내의 회전 전자계가 레디얼 도파로(33)에 공급된다. 따라서, 급전핀(52)과 섭동핀(53)에 의해서 고주파 전자계를 원편파로 변환함으로써, 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여, 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.At this time, since the rotating electromagnetic field in the cavity 35 is resonating, the rotating electromagnetic field in the cavity 35 is supplied to the radial waveguide 33. Therefore, by converting the high frequency electromagnetic field into circular polarization by the feed pin 52 and the perturbation pin 53, the good circularly polarized high frequency electromagnetic field is radiated (or leaked) from the radial antenna 30 into the processing container 11, and is generated. The uniformity of the in-plane distribution of the plasma S can be improved.

본 실시예에서는 일단이 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)에 접속된 급전핀(52)의 타단(선단)을 개방 상태로 하여 전압 모드로 전자계를 여기하기 때문에, 급전핀(52)의 선단에 있어서 전압 진폭이 최대가 된다. 이 때문에, 수 kW∼수십 kW라는 고전력으로 급전하는 경우에는 급전핀(52)의 선단과, 섭동핀(53)의 선단, 캐비티(35)의 원통 도체 부재(51B) 또는 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)과의 사이에서 방전이 일어나지 않도록 급전부를 설계하는 것이 바람직하다. 방전을 억제하기 위해서는 급전핀(52)의 선단으로부터 섭동핀(53)의 선단, 원통 도체 부재(51B) 또는 도체판(31)까지의 거리를 크게 하면 좋고, 예컨대 급전핀(52)과 섭동핀(53)에 관해서는 양자를 다른 길이로 해도 좋다.In this embodiment, since one end excites the electromagnetic field in the voltage mode with the other end of the feed pin 52 connected to the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41 in an open state, the feed pin 52 The voltage amplitude at the tip is maximum. For this reason, when feeding at high power of several kW to several tens of kW, the tip of the feed pin 52, the tip of the perturbation pin 53, the cylindrical conductor member 51B of the cavity 35 or the radial antenna 30 It is preferable to design the power supply part so that discharge does not occur between the conductor plate 31. In order to suppress the discharge, the distance from the tip of the feed pin 52 to the tip of the perturbing pin 53, the cylindrical conductor member 51B, or the conductor plate 31 may be increased, for example, the feed pin 52 and the perturbation pin. Regarding (53), both may be made different lengths.

다음에 본 발명의 제2 실시예에 관해서 도 4를 참조하여 설명한다. 또, 제1 실시예와 공통되는 부재에 관해서는 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the member common to 1st Example, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.

전술한 제1 실시예에서는 캐비티(35) 내에 설치된 급전핀(52)의 선단이 개방 상태로 되어 있는 데 대하여, 이 제2 실시예에 따른 플라즈마 장치에서는 급전핀(52A)의 선단이 단락 상태로 되어 있다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 급전핀(52A)의 일단은 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)에 접속되고, 선단을 이루는 타단은 레디얼 안테나(30)의 안테나면인 도체판(31)과 접속되어 단락 상태로 되어 있다.In the first embodiment described above, the tip of the feed pin 52 provided in the cavity 35 is in an open state, whereas in the plasma apparatus according to the second embodiment, the tip of the feed pin 52A is in a short state. It is. That is, as shown in Fig. 4, one end of the feed pin 52A is connected to the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41, and the other end constituting the front end is a conductor plate (an antenna surface of the radial antenna 30). 31) is in a short circuit state.

캐비티(35)의 원형 도체 부재(51A)와 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)과의 거리인 캐비티(35)의 깊이(d)는 λ/2 정도로 한다. 선단이 도체판(31)에 접속된 급전핀(52A)의 길이 l₁은 캐비티(35)의 깊이 d와 같으니까, λ/2 정도가 된다. 여기에 λ는 고주파 전자계의 파장이며, 주파수가 2.45 GHz인 고주파 전자계를 이용하는 경우, d=l₁=약 6 cm이다.The depth d of the cavity 35, which is the distance between the circular conductor member 51A of the cavity 35 and the conductor plate 31 of the radial antenna 30, is about? / 2. Since the length l ₁ of the feed pin 52A whose tip is connected to the conductor plate 31 is the same as the depth d of the cavity 35, it is about? / 2. [Lambda] here is a wavelength of a high frequency electromagnetic field, and d = l ₁ = about 6 cm when using a high frequency electromagnetic field whose frequency is 2.45 GHz.

이러한 구성으로 한 것에 의하는 캐비티(35) 내에서의 여진 원리를 도 5의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명한다. 도 5의 (a)는 측면으로부터 본 경우의 급전부를 나타내는 모식도, 도 5의 (b)는 급전핀(52A) 상에서의 전류 분포를 도시하는 개념도, 도 5의 (c)는 급전핀(52A) 상에서의 전압 분포를 도시하는 개념도이다. The excitation principle in the cavity 35 based on such a configuration will be described with reference to Figs. 5A to 5C. FIG. 5A is a schematic diagram showing a power supply unit when viewed from the side, FIG. 5B is a conceptual diagram showing a current distribution on the power supply pin 52A, and FIG. 5C is a power supply pin 52A. It is a conceptual diagram which shows the voltage distribution on ().

급전핀(52A)의 선단을 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속하여 단락 상태로 하면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 급전핀(52A)의 선단에 있어서 전류 진폭이 최대가 되어 전류와 전압은 위상이 90°틀어지기 때문에, 급전핀(52A)의 선단에 있어서의 전압 진폭은 0(제로)이 된다. 또한, 급전핀(52A)의 길이 l₁은 λ/2 정도이기 때문에, 급전핀(52A) 상에서의 전압 분포는 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 되어, 전압 진폭이 최대가 되는 위치는 캐비티(35)의 깊이 d의 중앙 주변이 되어, 그 교류 전계에서 캐비티(35) 내의 전자계가 여진된다.When the front end of the power supply pin 52A is connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30 and brought into a short circuit state, as shown in Fig. 5B, the current amplitude is increased at the front end of the power supply pin 52A. Since the phase and the current and the voltage are shifted by 90 degrees at the maximum, the voltage amplitude at the tip of the feed pin 52A becomes 0 (zero). In addition, since the length l ₁ of the feed pin 52A is about lambda / 2, the voltage distribution on the feed pin 52A is as shown in Fig. 5C, and the position where the voltage amplitude is maximum is It becomes around the center of the depth d of the cavity 35, and the electromagnetic field in the cavity 35 is excited by the alternating electric field.

한편, 섭동핀(53)은 급전핀(52)에 의해서 여진되는 전계(E) 중, 섭동핀(53) 방향의 성분(E1)의 위상 지연이 90°가 되는 길이를 가지고 있으면 좋고, 그 길이 l₂는 예컨대 λ/4 정도이면 좋다. 주파수가 2.45 GHz인 고주파 전자계를 이용하는 경우, l₂=약 3 cm이다. 이러한 길이로 하는 것에 의해 캐비티(35) 내에 여진된 고주파 전자계를 양호한 TM11 모드의 회전 전자계로 변환할 수 있다.On the other hand, the perturbing pin 53 may have a length such that the phase delay of the component E1 in the perturbing pin 53 direction becomes 90 ° among the electric field E excited by the feed pin 52. l ₂ may be, for example, about? / 4. When using a high frequency electromagnetic field with a frequency of 2.45 GHz, l ₂ = about 3 cm. By setting it as such a length, the high frequency electromagnetic field excited in the cavity 35 can be converted into the rotating electromagnetic field of a favorable TM11 mode.

이러한 구성으로 하는 것에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 예컨대 주파수가 2.45 GHz인 고주파 전자계를 이용하여, 섭동핀(53)의 길이 l₂를 λ/4로 하면, 캐비티(35)의 깊이 d=약 6 cm에 대하여 섭동핀(53)의 길이 l₂=약 3 cm이 되어, 섭동핀(53)의 선단으로부터 안테나면인 도체판(31)까지의 간격을 3 cm 정도 확보할 수 있다. 이에 따라, 양자의 간격이 짧은 경우에 생기는 방전을 완화할 수 있다.By setting it as such a structure, the following effects can be acquired. For example, by frequency of use of the high frequency electromagnetic 2.45 GHz, the perturbation when the length l ₂ of the pin 53 to λ / 4, the length l of the perturbation pin 53 with respect to the depth d = about 6 cm of the cavity (35) ₂ It becomes = 3 cm, and the space | interval from the tip of the perturbing pin 53 to the conductor plate 31 which is an antenna surface can be ensured about 3 cm. Thereby, the discharge which arises when the space | interval of both is short can be alleviated.

또한, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속된 급전핀(52A)의 선단에 도전 부재(37)를 설치하더라도 좋다. 이 도전 부재(37)는 도체판(31)과의 접속면을 저면으로 하여, 도체판(31)측으로 넓어지는 원추대형을 하고 있다. 이러한 형상을 한 도체 부재(37)를 이용하는 것에 의하여 캐비티(35) 내에서 공진하는 고주파 전자계를 레디얼 도파로(33)에 도입하기 쉽게 할 수 있다. 또, 도전 부재(37)는 급전핀(52A)의 연장선에 대하여 대칭일 필요는 없다. 즉, 급전핀(52A)의 연장선에 대한 도전 부재(37)의 측면의 경사각은 그 측면이 대향하는 도체판(32)과의 거리가 작을수록 크게 하더라도 좋다. 도 6의 (a)에서 말하면, 도전 부재(37)의 좌측 측면의 경사각을 우측 측면의 경사각보다 크게 하더라도 좋다.In addition, as shown in FIG. 6A, the conductive member 37 may be provided at the tip of the feed pin 52A connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30. The conductive member 37 has a conical shape that extends toward the conductor plate 31 with the connection surface with the conductor plate 31 as the bottom. By using the conductor member 37 having such a shape, the high frequency electromagnetic field resonating in the cavity 35 can be easily introduced into the radial waveguide 33. In addition, the conductive member 37 need not be symmetrical with respect to the extension line of the feed pin 52A. That is, the inclination angle of the side surface of the conductive member 37 with respect to the extension line of the feed pin 52A may be made larger as the distance from the conductor plate 32 which the side surface opposes. In FIG. 6A, the inclination angle of the left side surface of the conductive member 37 may be larger than the inclination angle of the right side surface.

또한, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 일단이 원형 도체 부재(51A)에 접속된 섭동핀(53A)의 타단을 급전핀(52A)과 같이 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속하더라도 좋다. 이에 따라, 섭동핀(53A)과 도체판(31)과의 사이에서 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.In addition, as shown in Fig. 6A, the other end of the perturbing pin 53A whose one end is connected to the circular conductor member 51A is connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30 like the feed pin 52A. ) May be connected. Thereby, discharge can be prevented between the perturbing pin 53A and the conductor plate 31.

또한, 급전핀(52A)의 선단을 원통 도체 부재(51B)에 접속하더라도 좋다. 구체적으로는 도 7의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 급전핀(52A)은 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)와의 접속점에서부터 원통 도체 부재(51B)의 축 방향으로 신장하여, 직각으로 구부러져 원통 도체 부재(51B)의 내벽면에 대하여 수직으로 접속된다. 이와 같이 하여도 급전핀(52A)으로부터의 방전을 억제할 수 있다. 이 경우, 섭동핀의 선단은 개방 상태로 해도 좋고, 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속하더라도 좋고, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 원통 도체 부재(51B)에 접속하더라도 좋다. 여기서, 급전핀(52A)과 섭동핀과의 평행 부분의 길이를 λ/4 정도로 하는 것에 의해 캐비티(53)에 양호한 회전 전자계를 생성할 수 있다.Further, the tip of the feed pin 52A may be connected to the cylindrical conductor member 51B. Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the feed pin 52A extends in the axial direction of the cylindrical conductor member 51B from a connection point with the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41. It is bent at a right angle and connected perpendicularly to the inner wall surface of the cylindrical conductor member 51B. Even in this way, the discharge from the power supply pin 52A can be suppressed. In this case, the tip of the perturbation pin may be in an open state or may be connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30, and as shown in FIGS. 7A and 7B, the cylindrical conductor member 51B. ) May be connected. Here, by making the length of the parallel portion between the feed pin 52A and the perturbation pin about? / 4, a good rotating electromagnetic field can be generated in the cavity 53.

또한, 급전핀의 선단을 개방 상태 또는 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속한 상태로 섭동핀(53A)을 원통 도체 부재(51B)에 접속하더라도 좋다.In addition, the perturbing pin 53A may be connected to the cylindrical conductor member 51B while the tip of the feed pin is in an open state or connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30.

다음에 본 발명의 제3 실시예에 관해서 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 또, 제1 실시예와 공통되는 부재에 관해서는 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 8A and 8B. In addition, about the member common to 1st Example, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.

전술한 제1 실시예는 급전부를 구성하는 캐비티(35) 내에 섭동핀(53)을 설치한 데 대하여, 이 제3 실시예에 따른 플라즈마 장치는 캐비티(35)가 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관(41)의 외부 도체(41A)와 접속된 원형 도체 부재(51A)와, 일단이 이 원형 도체 부재(51A)와 접속되고 타단이 레디얼 안테나(30) 내에 개구된 원통 도체 부재(51B)와, 이 원통 도체 부재(51B)의 측벽 내부에 대향 배치된 도전 부재(61A, 61B)로 형성되는 동시에, 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)와 접속된 급전핀(52)이 원형 도체 부재(51A)의 중심으로부터 그 직경 방향으로 이격된 위치에 설치되어 있다.In the first embodiment described above, the perturbation pins 53 are provided in the cavity 35 constituting the power supply unit. In the plasma apparatus according to the third embodiment, the cavity 35 feeds the high frequency electromagnetic field by the cavity 35. 51 A of circular conductor members connected to the outer conductor 41A of 41, the cylindrical conductor member 51B of which one end was connected with this circular conductor member 51A, and the other end opened in the radial antenna 30, The feed pins 52 formed of the conductive members 61A and 61B opposed to the inside of the side wall of the cylindrical conductor member 51B and connected to the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41 are connected to the circular conductor member ( It is provided in the position spaced apart from the center of 51A) in the radial direction.

도전 부재(61A, 61B)는 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 일단이 캐비티(35)의 일단면을 형성하는 원형 도체 부재(51A)에 접속되고, 또한 원통 도체 부재(51B)의 축 방향으로 연장한다. 도전 부재(61A, 61B)의 Ⅷa-Ⅷa' 선 방향의 단면 형상은 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 원통 도체 부재(51B)의 측벽 내부를 따르는 원호와, 그 원호를 연결하는 현으로 이루어진다.The conductive members 61A, 61B are connected to a circular conductor member 51A, one end of which forms one end surface of the cavity 35, as shown in Fig. 8B, and the axis of the cylindrical conductor member 51B. Extend in the direction. The cross-sectional shape in the VIIa-VIIa 'line direction of the conductive members 61A and 61B is a circular arc along the inside of the side wall of the cylindrical conductor member 51B and a string connecting the circular arc, as shown in FIG. Is done.

그 결과, 이 제3 실시예에 있어서는 원통 도체 부재(51B)의 측벽 내부에 도 전 부재(61A, 61B)를 대향 배치한 것에 의해서 캐비티(35)의 중심축에 수직한 단면이 노치부를 갖게 된다. 즉, 캐비티(35)의 단면은 노치부를 연결하는 방향(이하「노치 방향」이라고 함)이 노치 방향과 직교하는 방향보다도 짧게 되어 있다. 따라서, 캐비티(35)의 노치 방향의 용량은 상대적으로 증대한다.As a result, in this third embodiment, a cross section perpendicular to the central axis of the cavity 35 has a notch by arranging the conductive members 61A and 61B opposite to each other inside the side wall of the cylindrical conductor member 51B. . That is, the cross section of the cavity 35 is shorter than the direction orthogonal to the notch direction (the "notch direction") which connects a notch part. Thus, the capacity in the notch direction of the cavity 35 increases relatively.

또, 이러한 단면 형상을 갖는 캐비티(35)를 형성하기 위해서 본 실시예에서는 원통 도체 부재(51B)에 전술한 바와 같은 단면 형상을 갖는 도전 부재(61A, 61B)를 설치하여 전기적으로 접속하도록 했지만, 이것을 주조에 의해 일체 성형하더라도 좋다.In addition, in order to form the cavity 35 which has such a cross-sectional shape, in this embodiment, although the conductive member 61A, 61B which has the cross-sectional shape mentioned above was provided in the cylindrical conductor member 51B, it was made to electrically connect, You may integrally shape this by casting.

한편, 이들 캐비티(35)의 단면의 노치부와 급전핀(52)은 도 8의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 급전핀(52)과 중심축[원형 도체 부재(51A)의 중심]을 통하는 직선과 노치 방향이 약45°의 각도를 이루는 위치 관계에 있다.On the other hand, the notch portion and the feed pin 52 of the cross section of these cavities 35 have the feed pin 52 and the central axis (circular conductor member 51A) as shown in Figs. Center] and the notch direction is in a positional relationship with an angle of about 45 [deg.].

이와 같이 캐비티(35)와 급전핀(52)을 설치하는 것에 따라 급전핀(52)에 의해서 생기는 전계(E) 중, 노치 방향 성분(E1)은 상대적으로 커진 용량의 영향에 의해 위상이 지연된다. 따라서, 노치 방향과 직교하는 성분(E2)과의 위상차가 90°가 되도록 노치부의 크기 및 급전핀(52)의 위치를 설정함으로써 TE11 모드의 회전 전자계를 얻을 수 있다.As the cavity 35 and the feed pin 52 are provided in this way, of the electric field E generated by the feed pin 52, the notch direction component E1 is delayed in phase due to the influence of a relatively large capacitance. . Therefore, by setting the size of the notch portion and the position of the feed pin 52 so that the phase difference with the component E2 orthogonal to the notch direction is 90 °, it is possible to obtain a rotating electromagnetic field of the TE11 mode.

전술한 바와 같은 급전부를 갖는 플라즈마 장치에 있어서는 고주파 발생기(45)로부터 발생한 고주파 전자계는 동축 도파관(41)을 통해 상기 캐비티(35)에 급전된다. 급전된 고주파 전자계는 급전핀(52)과 중심축에 수직한 단면이 서로 대향하는 한 쌍의 노치부를 갖는 캐비티(35)에 의해서 회전 전자계로 변 환되는 동시에, 상기 캐비티(35)에 있어서 공진하면서 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다. 레디얼 안테나(30) 내에 공급된 고주파 전자계는 레디얼 도파로(33)를 전파하여, 이 레디얼 도파로(33) 내를 전파하는 전자계(F)가 이들 슬롯(36)으로부터 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)되어, 노즐(17)을 통하여 처리 용기(11) 내에 도입되는 플라즈마 가스를 전리시켜 플라즈마(S)를 생성한다.In the plasma apparatus having the power supply unit as described above, the high frequency electromagnetic field generated from the high frequency generator 45 is supplied to the cavity 35 through the coaxial waveguide 41. The fed high frequency electromagnetic field is converted into a rotating electromagnetic field by the cavity 35 having a pair of notches in which the feed pin 52 and the cross section perpendicular to the central axis face each other, while resonating in the cavity 35. A part thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30. The high frequency electromagnetic field supplied in the radial antenna 30 propagates the radial waveguide 33, and the electromagnetic field F propagating in the radial waveguide 33 radiates (or discharges) from these slots 36 into the processing vessel 11. Leaked to ionize the plasma gas introduced into the processing chamber 11 through the nozzle 17 to generate the plasma S.

이 때, 캐비티(35)에 있어서 공진하고 있는 회전 전자계가 레디얼 도파로(33)에 공급된다. 따라서, 캐비티(35) 내에서 고주파 전자계를 원편파로 변환함으로써, 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여, 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.At this time, the rotating electromagnetic field resonating in the cavity 35 is supplied to the radial waveguide 33. Therefore, by converting the high frequency electromagnetic field into circular polarization in the cavity 35, the good circular polarization high frequency electromagnetic field is radiated (or leaked) from the radial antenna 30 into the processing container 11 to generate the in-plane of the plasma S. The uniformity of the distribution can be improved.

이 제3 실시예에 있어서 급전핀(52)에 의해서 생기는 전계(E) 중 노치 방향성분(E1)과 그리고 직교하는 방향 성분(E2)과의 위상차를 90°로 하여 양호한 회전 전자계를 얻기 위해서는 캐비티(35)에 설치되는 도체 부재(61A, 61B)와 급전핀(52)과의 평행 부분의 길이 l₃을 λ/4 정도로 하면 좋다. 따라서, 도 9a에 도시한 바와 같이 급전핀(52A)을 레디얼 안테나(30)의 도체판(31)에 접속시키는 경우에는 도체 부재(61C, 61D)의 길이[원통 도체 부재(51B)의 축 방향의 길이]를 l₃=λ/4 정도로 하면 좋다. 또한, 도전 부재(61A, 61B)를 원통 도체 부재(51B)의 일단으로부터 타단까지 연장시키는 경우에는 급전핀(52A)에서의 도전 부재(61A, 61B)와 평행한 부 분의 길이를 l₃=λ/4 정도로 하면 좋다. 이 경우, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 원형 도체 부재(51A)에서 l₃=λ/4의 위치에서 급전핀(52A)을 직각으로 접어 구부려, 그 선단을 도전 부재(61A)에 대하여 수직으로 접속하도록 하더라도 좋다. 이에 따라, 급전핀의 선단이 개방 상태인 경우에 생기는 방전을 억제할 수 있다.In this third embodiment, in order to obtain a good rotating electromagnetic field by setting the phase difference between the notch direction component E1 and the orthogonal direction component E2 of the electric field E generated by the feed pin 52 to 90 °, conductor members (61A, 61B) and may be a length l ₃ of the parallel portion of the feeding pin 52 about λ / 4, which is installed in (35). Therefore, when the feed pin 52A is connected to the conductor plate 31 of the radial antenna 30 as shown in Fig. 9A, the lengths of the conductor members 61C and 61D (axial direction of the cylindrical conductor member 51B). Length] may be set to l ₃ = λ / 4. In addition, when extending the conductive members 61A and 61B from one end of the cylindrical conductor member 51B to the other end, the length of the portion parallel to the conductive members 61A and 61B in the feed pin 52A is equal to l ₃ =. λ / 4 or so may be sufficient. In this case, as shown in FIG. 9B, the feed pin 52A is bent at right angles at a position of l ₃ = λ / 4 in the circular conductor member 51A, and the tip thereof is bent by the conductive member 61A. It may be connected perpendicularly to the. Thereby, the discharge which arises when the tip of a feed pin is in an open state can be suppressed.

또한, 도 10에 도시하는 바와 같이 도전 부재(61E, 61F)의 레디얼 안테나(30)측의 단부가 슬로프형으로 성형되어 있어도 좋다. 이 경우, 캐비티(35)의 중심축에 대하여 수직한 방향에서 본 캐비티(35)의 단면 형상은 레디얼 도파로(33)와의 접속 부분에 테이퍼를 갖는 형상이 된다. 이와 같이 함으로써, 캐비티(35) 내에서 도전 부재가 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역과의 임피던스의 변화를 완만하게 하여, 2개의 영역의 경계에서의 고주파 전자계의 반사를 억제할 수 있다. 도전 부재(61E, 61F)의 단부를 슬로프형으로 성형하는 경우라도 그 단부를 제외한 본체 부분의 길이를 l₃=λ/4 정도로 하는 것에 의해 양호한 회전 전자계를 얻을 수 있다.10, the edge part by the side of the radial antenna 30 of the electrically-conductive members 61E and 61F may be shape | molded in the slope shape. In this case, the cross-sectional shape of the cavity 35 viewed from the direction perpendicular to the central axis of the cavity 35 becomes a shape having a taper at the connection portion with the radial waveguide 33. By doing in this way, the impedance change between the area | region where a conductive member exists and the area | region which does not exist in the cavity 35 is made smooth, and reflection of the high frequency electromagnetic field in the boundary of two areas can be suppressed. Even when the end portions of the conductive members 61E and 61F are formed into a slope shape, a good rotating electromagnetic field can be obtained by setting the length of the main body portion excluding the end portions to about l ₃ = λ / 4.

또, 이 제3 실시예에서는 원통 도체 부재(51B)의 내벽면에 그 일단으로부터 축 방향으로 연장하는 도전 부재(61A∼61F)를 설치하여, 캐비티(35)의 단면에 노치부를 갖게 하여, 즉 노치 방향의 거리를 짧게 하는 것으로서 설명했지만, 도전 부재로서 원통 도체 부재(51B)의 내벽면에 서로 대향하는 1조 또는 복수조의 도체 제조의 원주형 돌기를 축 방향에 설치하더라도 좋다.In this third embodiment, conductive members 61A to 61F extending in the axial direction from one end thereof are provided on the inner wall surface of the cylindrical conductor member 51B, so that the cutout portion is provided in the end face of the cavity 35, that is, Although it demonstrated as shortening the distance of a notch direction, you may provide one or more sets of columnar protrusions which manufacture the conductor which oppose each other on the inner wall surface of the cylindrical conductor member 51B in an axial direction as a conductive member.

다음에 도 11을 참조하여 제4 실시예에 관해서 설명한다. Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.

제4 실시예에 따른 플라즈마 장치는 급전부를 형성하는 캐비티(35)의 중심축에 수직한 단면을 타원형으로 형성한 것이다.The plasma apparatus according to the fourth embodiment has an elliptical cross section perpendicular to the central axis of the cavity 35 forming the power feeding portion.

구체적으로는, 상기 캐비티(35)는 고주파 전자계를 급전하는 동축 도파관(41)의 외부 도체(41A)와 접속된 타원형 도체 부재와, 일단이 이 타원형 도체 부재와 접속되고 타단이 레디얼 안테나(30) 내에 개구되고, 단면이 타원 형상의 통형상 도체 부재(51B')로 형성되어 있다. 이 때, 통형상 도체 부재(51B')와 동일한 내면 형상을 갖는 링부재(54)를 레디얼 안테나(30)의 도체판(32)의 중앙에 설치된 캐비티(35)의 개구부의 주위에 설치하더라도 좋다.Specifically, the cavity 35 is an elliptical conductor member connected to the outer conductor 41A of the coaxial waveguide 41 that feeds a high frequency electromagnetic field, one end thereof is connected to the elliptical conductor member, and the other end thereof is the radial antenna 30. Opened in the inside, the cross section is formed of an elliptic cylindrical conductor member 51B '. At this time, the ring member 54 having the same inner surface shape as the cylindrical conductor member 51B 'may be provided around the opening of the cavity 35 provided in the center of the conductor plate 32 of the radial antenna 30. .

이 제4 실시예에 있어서 급전핀(52)은 타원형 도체 부재의 중심으로부터 그 직경 방향으로 이격하며 또한 그 타원의 장직경 및 단직경으로부터 각각 45°의 각도를 이루는 위치에 배치되어 있다.In this fourth embodiment, the feed pin 52 is disposed at a position spaced apart from the center of the elliptical conductor member in the radial direction and at an angle of 45 ° from the long and short diameters of the ellipse.

그 결과, 급전핀(52)에 의해서 생기는 전계(E) 중, 타원의 단직경 방향 성분(E1)은 상대적으로 커진 용량의 영향에 의해 위상이 지연된다. 따라서, 장직경 방향 성분(E2)과의 위상차가 90°가 되도록 캐비티(35)의 단면 형상 및 급전핀(52)의 위치를 설정함으로써 TE11 모드의 회전 전자계를 얻을 수 있다.As a result, in the electric field E produced by the feed pin 52, the short diameter direction component E1 of an ellipse is delayed in phase by the influence of the comparatively large capacitance. Therefore, by setting the cross-sectional shape of the cavity 35 and the position of the feed pin 52 so that the phase difference with the long-diameter component E2 becomes 90 degrees, a rotating electromagnetic field of the TE11 mode can be obtained.

이러한 급전부를 갖는 플라즈마 장치에 있어서 동축 도파관(41)을 통해 상기 캐비티(35)에 급전된 고주파 전자계는 급전핀(52)과 상기 타원 형상의 단면을 갖는 캐비티(35)에 의해서 회전 전자계로 변환되는 동시에, 상기 캐비티(35)에 있어서 공진하면서 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다.In the plasma device having such a feed section, the high frequency electromagnetic field fed into the cavity 35 through the coaxial waveguide 41 is converted into the rotating electromagnetic field by the feed pin 52 and the cavity 35 having the elliptical cross section. At the same time, a portion thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30 while resonating in the cavity 35.

따라서, 전술한 제1, 제3 실시예와 같이 캐비티(35) 내에서 고주파 전자계를 원편파로 변환함으로써, 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여, 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by converting the high frequency electromagnetic field into circular polarization in the cavity 35 as in the first and third embodiments described above, the good circularly polarized high frequency electromagnetic field is radiated (or leaked) from the radial antenna 30 into the processing container 11. The uniformity of the in-plane distribution of the generated plasma S can be improved.

또, 캐비티(35)의 깊이 및 링부재(54)의 두께 등을 조정함으로써 캐비티(35) 내에서 공진하는 고주파 전자계 중, 레디얼 도파로(33)에 공급되는 고주파 전자계의 비율, 즉 Q값을 조절할 수 있다.Further, by adjusting the depth of the cavity 35 and the thickness of the ring member 54, the ratio of the high frequency electromagnetic field supplied to the radial waveguide 33, that is, the Q value, is adjusted among the high frequency electromagnetic fields resonating in the cavity 35. Can be.

다음에 제5 실시예에 관해서 도 12를 참조하여 설명한다.Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.

이 제5 실시예에 따른 플라즈마 장치는 원형 도체 부재(51A)와 원통 도체 부재(51B)로 형성되는 캐비티(35)에 2개의 동축 도파관을 통해 2점 급전하는 것이다.The plasma apparatus according to the fifth embodiment supplies two points of power to the cavity 35 formed of the circular conductor member 51A and the cylindrical conductor member 51B through two coaxial waveguides.

본 실시예에서는 도 12에 도시한 바와 같이 원형 도체 부재(51A)에 제1, 제2 동축 도파관의 내부 도체와 접속된 제1, 제2 급전핀(52A, 52B)이 원형 도체 부재(51A)의 중심축으로부터 그 직경 방향으로 이격된 위치에 설치되어 있고, 이들 2개의 급전핀(52A, 52B)의 위치는 중심축에 대하여 직각을 이루고 있다.In this embodiment, as shown in Fig. 12, the first and second feed pins 52A and 52B connected to the inner conductor of the first and second coaxial waveguides are connected to the circular conductor member 51A. Is provided at a position spaced apart from the central axis in the radial direction, and the positions of these two feed pins 52A, 52B are perpendicular to the central axis.

그리고, 제1, 제2 동축 도파관으로부터 위상이 서로 90°다른 고주파 전자계를 급전함으로써 캐비티(35) 내에 TE11 모드의 회전 전자계가 생성된다.Then, by feeding the high frequency electromagnetic fields 90 ° out of phase from the first and second coaxial waveguides, a rotating electromagnetic field of the TE11 mode is generated in the cavity 35.

또, 90°의 위상차를 갖게 하기 위해서는 위상 변환 회로를 이용하더라도 좋지만, 전파 전자계의 파장의 1/4만큼 길이가 다른 2개의 동축 도파관에 동위상의 고주파 전자계를 공급하더라도 좋다.In addition, a phase conversion circuit may be used to provide a phase difference of 90 °, but a high-frequency electromagnetic field in phase may be supplied to two coaxial waveguides different in length by a quarter of the wavelength of the electromagnetic field.

이러한 급전부를 갖는 플라즈마 장치에 있어서 전술한 바와 같은 2점 급전을 행하는 것에 따라 2개의 동축 도파관으로부터 급전되는 고주파 전자계가 회전 전자 계로 변환되는 동시에, 상기 캐비티(35)에 있어서 공진하면서 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다.In the plasma apparatus having such a power feeding section, the high frequency electromagnetic field fed from the two coaxial waveguides is converted into a rotating electromagnetic field as a result of the two-point feeding as described above, and a part thereof is radial while resonating in the cavity 35. The radial waveguide 33 of the antenna 30 is supplied.

따라서, 전술한 제1∼제3 실시예와 같이 캐비티(35) 내에서 고주파 전자계를 원편파로 변환함으로써, 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by converting the high frequency electromagnetic field into circular polarization in the cavity 35 as in the first to third embodiments described above, the good circularly polarized high frequency electromagnetic field is radiated (or leaked) from the radial antenna 30 into the processing container 11. The uniformity of the in-plane distribution of the plasma S generated by) can be improved.

이 때, 캐비티(35)의 깊이 및 링부재(54)의 두께 등을 조정함으로써 캐비티(35) 내에서 공진하는 고주파 전자계 중, 레디얼 도파로(33)에 공급되는 고주파 전자계의 비율, 즉 Q값을 조절할 수 있는 것은 전술한 다른 실시예와 동일하다.At this time, by adjusting the depth of the cavity 35, the thickness of the ring member 54, and the like, the ratio of the high frequency electromagnetic field supplied to the radial waveguide 33, that is, the Q value, is adjusted among the high frequency electromagnetic fields resonating in the cavity 35. Adjustable is the same as in the other embodiments described above.

다음에 제6 실시예에 관해서 도 13의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.Next, a sixth embodiment will be described with reference to Figs. 13A and 13B.

이 제6 실시예에 따른 플라즈마 장치는 원형 도체 부재(51A)와 원통 도체 부재(51B)로 형성되는 캐비티(35) 내에 패치 안테나 급전에 의해 회전 전자계를 생성하는 것이다.The plasma apparatus according to the sixth embodiment generates a rotating electromagnetic field by patch antenna feeding in the cavity 35 formed of the circular conductor member 51A and the cylindrical conductor member 51B.

이 패치 안테나 급전에 이용하는 패치 안테나(71)는 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이 접지된 원형 도체 부재(51A)와, 이 원형 도체 부재(51A)의 하면에 배치된 유전체판(72)과, 이 유전체판(72)을 통해 원형 도체 부재(51A)에 대향 배치된 도체판(73)으로 구성되어 있다. 원형 도체 부재(51A)에는 2개의 동축 도파관(41, 47)의 외부 도체(41A, 47A)[외부 도체(47A)는 도시하지 않음]가 접속되고, 도체판(73)에는 2개의 동축 도파관(41, 47)의 내부 도체(41B, 47B)[내부 도체(47B) 는 도시하지 않음]가 접속되어 있다. 또한, 도체판(73)의 중심을 접지 전위에 고정하기 위해서 도체판(73)의 중심을 도체 기둥으로 원형 도체 부재(51A)에 접속하더라도 좋다. 원형 도체 부재(51A), 도체판(73) 및 도체 기둥은 구리 또는 알루미늄 등에 의해 형성되고, 유전체판(72)은 세라믹 등에 의해 형성된다.The patch antenna 71 used for feeding the patch antenna has a circular conductor member 51A grounded as shown in Fig. 13A, and a dielectric plate 72 disposed on the bottom surface of the circular conductor member 51A. And the conductor plate 73 disposed to face the circular conductor member 51A via the dielectric plate 72. The outer conductors 41A, 47A (not shown in the outer conductor 47A) of the two coaxial waveguides 41, 47 are connected to the circular conductor member 51A, and two coaxial waveguides (the outer conductor 47A are not shown). The inner conductors 41B and 47B (the inner conductor 47B is not shown) of 41 and 47 are connected. In addition, in order to fix the center of the conductor plate 73 to the ground potential, the center of the conductor plate 73 may be connected to the circular conductor member 51A by a conductor column. The circular conductor member 51A, the conductor plate 73, and the conductor pillar are formed of copper or aluminum or the like, and the dielectric plate 72 is formed of ceramic or the like.

도 13의 (b)는 도체판(73)을 ⅩⅢb-ⅩⅢb'선 방향에서 보았을 때의 평면도이다. 이 도 13b에 도시한 바와 같이 도체판(73)의 평면 형상은 한변이 약 λg₁/2인 정방형을 하고 있다. λg₁은 원형 도체 부재(51A)와 도체판(73)과의 사이를 전파하는 고주파 전자계의 파장을 의미하고 있다.FIG. 13B is a plan view when the conductor plate 73 is viewed in the XIIIB-XIIIb 'line direction. As shown in FIG. 13B, the planar shape of the conductor plate 73 has a square with _one side of about lambda g _1/2 . λg ₁ has the meaning of a high-frequency electromagnetic wave to propagate between the circular conductive member (51A) and the conductive plate 73.

좌표계의 원점(O)을 도체판(73)의 중심에 설정하고, 도체판(73)의 각 변과 평행하게 x축, y축을 설정하면, 2개의 동축 도파관(41, 47)의 내부 도체(41B, 47B)는 도체판(73) 상의 원점(O)으로부터 대략 등거리에 있는 x축, y축상의 두 점에 접속되어 있다. 이 두 점을 급전점(P, Q)이라고 부른다.If the origin O of the coordinate system is set at the center of the conductor plate 73, and the x-axis and the y-axis are set parallel to each side of the conductor plate 73, the internal conductors of the two coaxial waveguides 41 and 47 ( 41B and 47B are connected to two points on the x-axis and y-axis which are substantially equidistant from the origin O on the conductor plate 73. These two points are called feed points (P, Q).

이러한 구성의 패치 안테나(71)에 대하여 두 개의 동축 도파관(41, 47)으로부터 등진폭 또한 위상이 서로 90°다른 고주파 전자계를 급전함으로써 캐비티(35) 내에 TE11 모드의 회전 전자계를 생성할 수 있다. 그 원리는 다음과 같다.A rotating electromagnetic field of the TE11 mode can be generated in the cavity 35 by feeding a high frequency electromagnetic field having equal amplitudes and phases 90 degrees to each other from the two coaxial waveguides 41 and 47 with respect to the patch antenna 71 having such a configuration. The principle is as follows.

도체판(73)의 x축 방향의 길이는 λg₁/2이기 때문에, 한쪽의 동축 도파관(41)으로부터 급전점(P)에 공급된 전류는 x축 방향으로 공진하여, 도체판(73)의 y축으로 평행한 두 변에서 x축으로 평행한 직선 편파가 방사된다. 또한, 도체판(73)의 y축 방향의 길이도 λg₁/2이기 때문에, 다른쪽의 동축 도파관(47) 으로부터 급전점(Q)에 공급된 전류는 y축 방향으로 공진하여, 도체판(73)의 x축으로 평행한 두 변에서 y축으로 평행한 직선 편파가 방사된다. 2개의 동축 도파관(41, 47)에 의한 급전 위상은 서로 90°다르기 때문에 방사되는 2개의 직선 편파의 위상도 서로 90°다르다. 더구나 양자는 진폭이 같고, 공간적으로 직교하고 있기 때문에 원편파가 되어 캐비티(35) 내에 회전 전자계가 생성된다.Since the length of the conductor plate 73 in the x-axis direction is λg _1/2 , the current supplied from the one coaxial waveguide 41 to the feed point P resonates in the x-axis direction, On two sides parallel to the y-axis, a straight polarization parallel to the x-axis is emitted. In addition, since the length of the conductor plate 73 in the y-axis direction is also λg _1/2 , the current supplied from the other coaxial waveguide 47 to the feed point Q is resonated in the y-axis direction, and thus the conductor plate ( A linear polarization parallel to the y-axis is emitted from two sides parallel to the x-axis of (73). Since the feed phases of the two coaxial waveguides 41 and 47 are 90 ° different from each other, the phases of the two linearly polarized radiations that are radiated are also 90 ° different from each other. In addition, since they are the same in amplitude and spatially orthogonal, they become circularly polarized waves, and a rotating electromagnetic field is generated in the cavity 35.

이와 같이 하여 생성된 회전 전자계는 캐비티(35)에서 공진하면서 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다.The rotating electromagnetic field generated in this manner resonates in the cavity 35, and a part thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30.

따라서, 전술한 다른 실시예와 같이 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.Therefore, as in the other embodiment described above, the uniformity of the in-plane distribution of the plasma S generated by radiating (or leaking) a good circularly polarized high frequency electromagnetic field from the radial antenna 30 can be improved. .

또, 패치 안테나(71)에의 급전 위상차를 90°로 하기 위해서는 위상 변환 회로를 이용하더라도 좋지만, 전파 전자계의 파장의 1/4만큼 길이가 다른 2개의 동축 도파관에 동위상의 고주파 전자계를 공급하도록 하더라도 좋다.A phase shift circuit may be used to set the phase difference of feeding power to the patch antenna 71 to 90 degrees. Alternatively, a high frequency electromagnetic field in phase may be supplied to two coaxial waveguides different in length by a quarter of the wavelength of the electromagnetic field. .

또한, 패치 안테나(71)가 갖는 도체판(73)의 평면 형상은 도 13의 (b)에 도시한 정방형 외, 원형 등의 90°회전 대칭 형상[도체판(73)을 그 중심의 주위에 90°회전시켰을 때에 중복되는 형상]이라도 좋다. 단, 원형인 경우에는 직경을 약 1.17 ×λg₁/2로 하면 좋다. 더 말하자면, 도체판(73)의 평면 형상은 직사각형 등 그 중심으로부터 본 직교하는 2방향의 길이가 다른 형상이라도 좋다. 이 경우, 2개의 급전점(P, Q)에서의 급전 위상의 차를 90°로는 하지 않고, 상기 2방향의 길이에 의해서 조정한다.Moreover, the planar shape of the conductor plate 73 which the patch antenna 71 has is a 90 degree rotation symmetrical shape (conductor plate 73 around the center of it, such as a square, circular shape, etc. shown to FIG. 13 (b)). Overlapping shapes when rotated by 90 °]. However, in the case of a circular shape, the diameter may be about 1.17 x lambda g _1/2 . In other words, the planar shape of the conductor plate 73 may be a shape having a different length in two orthogonal directions viewed from its center, such as a rectangle. In this case, the difference between the feed phases at the two feed points P and Q is adjusted by the lengths in the two directions without making the angle 90 °.

다음에 제7 실시예에 관해서 도 14의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 또, 제6 실시예와 공통되는 부재에 관해서는 동일한 부호를 이용하고, 그 설명을 생략한다.Next, a seventh embodiment will be described with reference to Figs. 14A and 14B. In addition, about the member common to 6th Example, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.

제6 실시예는 2개의 동축 도파관(41, 47)을 이용한 이점 급전의 패치 안테나(71)를 이용하고 있는 데 대하여, 이 제7 실시예는 1개의 동축 도파관(41)을 이용한 일점 급전의 패치 안테나(75)를 이용하고 있다.The sixth embodiment uses the patch antenna 71 of advantage feeding using two coaxial waveguides 41 and 47, whereas the seventh embodiment uses a patch of one point feeding using one coaxial waveguide 41. The antenna 75 is used.

이 패치 안테나(75)는 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이 접지된 원형 도체 부재(51A)와, 이 원형 도체 부재(51A)의 하면에 배치된 유전체판(72)과, 이 유전체판(72)을 통해 원형 도체 부재(51A)에 대향 배치된 도체판(76)으로 구성되어 있다. 원형 도체 부재(51A)에는 동축 도파관(41)의 외부 도체(41A)가 접속되고, 도체판(73)에는 동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)가 접속되어 있다.The patch antenna 75 includes a circular conductor member 51A grounded as shown in Fig. 14A, a dielectric plate 72 disposed on the bottom surface of the circular conductor member 51A, and the dielectric plate. It consists of the conductor board 76 arrange | positioned facing 51 A of circular conductor members via 72. As shown to FIG. The outer conductor 41A of the coaxial waveguide 41 is connected to the circular conductor member 51A, and the inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41 is connected to the conductor plate 73.

도 14의 (b)는 도체판(76)을 XⅣb-XⅣb'선 방향에서 보았을 때의 평면도이다. 이 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이 도체판(76)의 평면 형상은 원(76A)의 주연 영역의 일부를 잘라낸 형상을 하고 있다. 보다 자세히 말하면, 원주와 y축이 교차하는 부근의 2영역을 구형상으로 잘라낸 형상을 하고 있다. 노치 면적은 원(76A)의 면적의 3 % 정도로 하면 좋다. 여기서는, 도체판(76)의 x축 방향의 길이를 1.17 ×λg₁/2로 하고, y축 방향의 길이를 1.17 ×λg₁/2-2d로 한다.FIG. 14B is a plan view when the conductor plate 76 is viewed in the XIVb-XIVb 'line direction. As shown in FIG. 14B, the planar shape of the conductor plate 76 is a shape in which a part of the peripheral region of the circle 76A is cut out. More specifically, the two regions in the vicinity of the intersection of the circumference and the y axis are cut out in a spherical shape. The notch area may be about 3% of the area of the circle 76A. Here, the length of the x-axis direction of the conductor plate 76 to 1.17 × λg _1/2, and the length of the y-axis direction by 1.17 × λg ₁ / 2-2d.

동축 도파관(41)의 내부 도체(41B)는 x축, y축과 45°의 각도로 교차하는 직선상의 일점에 접속되어 있다. 이 점을 급전점(V)이라고 부른다.The inner conductor 41B of the coaxial waveguide 41 is connected to one straight line that intersects the x axis and the y axis at an angle of 45 °. This point is called a feed point (V).

동축 도파관(41)으로부터 도체판(76)의 급전점(V)에 공급된 전류는 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 독립적으로 흐른다. 이 때, y축 방향의 길이는 1.17 ×λg₁/2보다도 2d만큼 짧기 때문에, 전자계가 본 유전률이 커져 y축 방향을 흐르는 전류의 위상이 지연된다. 이 위상 지연이 90°가 되도록 2d의 값과 노치부의 길이를 설정함으로써 패치 안테나(75)로부터 원편파가 방사되어 캐비티(35) 내에 TE11 모드의 회전 전자계가 생성된다.The current supplied from the coaxial waveguide 41 to the feed point V of the conductor plate 76 flows independently in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively. At this time, since the length in the y-axis direction is 2d shorter than 1.17 x lambda g _1/2 , the dielectric constant seen by the electromagnetic field is increased, and the phase of the current flowing in the y-axis direction is delayed. By setting the value of 2d and the length of the notch so that this phase delay becomes 90 degrees, circular polarization is radiated from the patch antenna 75, and the rotating electromagnetic field of TE11 mode is produced in the cavity 35. As shown in FIG.

이와 같이 하여 생성된 회전 전자계는 캐비티(35)에 있어서 공진하면서, 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다.The rotating electromagnetic field generated in this manner resonates in the cavity 35, and a part thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30.

따라서, 전술한 제6 실시예와 같이 레디얼 안테나(30)로부터 양호한 원편파 고주파 전자계를 처리 용기(11) 내에 방사(또는 리크)하여 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.Therefore, as in the sixth embodiment described above, the uniformity of the in-plane distribution of the plasma S generated by radiating (or leaking) a good circularly polarized high frequency electromagnetic field from the radial antenna 30 can be improved. have.

또, 도체판(76)의 평면 형상은 도 14의 (b)에 도시한 형상에 한정되는 것이 아니라, 적어도 도체판(76)의 중심으로부터 본 직교하는 두 방향의 길이가 다른 형상이면 좋다. 따라서, 예컨대 타원형이라도 좋고, 긴 변의 길이가 약 λg₁/2이며, 짧은 변이 길이가 약 λg₁/2 미만인 구형이라도 좋다.In addition, the planar shape of the conductor plate 76 is not limited to the shape shown in FIG.14 (b), What is necessary is just a shape in which the length of the two directions orthogonal viewed from the center of the conductor plate 76 differs at least. Thus, for example, may even elliptical, the long side length ₁ is about λg / 2, may be a short side length of the rectangle is less than about λg _1/2.

다음에 제8 실시예에 관해서 도 15를 참조하여 설명한다. Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG.

이 제8 실시예에 따른 플라즈마 장치는 원형 도체 부재(51A)와 원통 도체 부재(51B)로 형성되는 캐비티(35) 내에 TE10 모드의 구형 도파관(81)을 이용한 슬롯 급전에 의해 회전 전자계를 생성하는 것이다.The plasma apparatus according to the eighth embodiment generates a rotating electromagnetic field by slot feeding using a rectangular waveguide 81 of TE10 mode in a cavity 35 formed of a circular conductor member 51A and a cylindrical conductor member 51B. will be.

이 슬롯 급전에 이용하는 구형 도파관(81)의 E면(관내의 전계에 수직한 측면)에는 크로스 슬롯(82)이 형성되어 있다. 이 크로스 슬롯(82)은 서로 길이가 다른 2개의 슬롯이 서로의 중심에서 교차한 구성을 하고 있다. 이들 2개의 슬롯 각각의 중심, 즉 크로스 슬롯(82)의 중심은 E면의 대략 중심축 상에 있다.The cross slot 82 is formed in the E surface (side surface perpendicular | vertical to the electric field in a pipe | tube) of the rectangular waveguide 81 used for this slot feeding. The cross slot 82 has a configuration in which two slots having different lengths cross each other at the center of each other. The center of each of these two slots, ie the center of the cross slot 82, is on the approximately central axis of the E plane.

크로스 슬롯(82)을 구성하는 2개의 슬롯은 2.45 GHz에 대한 주파수 특성이 상대적으로 55°∼70°정도 다르게 각 슬롯의 길이가 조정되고, 각 슬롯에 의한 방사 전계의 진폭이 같게 되도록 각 슬롯의 각도가 조정된다.In the two slots constituting the cross slot 82, the length of each slot is adjusted so that the frequency characteristics for 2.45 GHz are relatively different from 55 ° to 70 °, and the amplitude of the radiated field by each slot is the same. The angle is adjusted.

구형 도파관(81)의 종단(83)은 금속으로 폐쇄되어 있기 때문에, 크로스 슬롯(82)에 의한 방사 전자계의 진폭이 최대가 되도록 크로스 슬롯(82)은 그 중심이 구형 도파관(81)의 종단(83)으로부터 대략 λg₂/2만큼 떨어진 위치에 배치된다. λg₂란 구형 도파관(81) 내를 전파하는 고주파 전자계의 파장이다.Since the end 83 of the spherical waveguide 81 is closed with metal, the center of the cross slot 82 is the end of the spherical waveguide 81 so that the amplitude of the radiated electromagnetic field by the cross slot 82 is maximum. 83) it is disposed approximately λg _2/2 as long as the position away from. ₂ λg is the wavelength of the high frequency electromagnetic field to propagate within rectangular waveguide (81).

크로스 슬롯(82)의 설계예를 도 16의 (a) 및 (b)에 도시한다. 또, 이 도 16의 (a) 및 (b)는 구형 도파관(81)의 E면을 XⅥ-XⅥ'선 방향에서 본 평면도이다.Design examples of the cross slots 82 are shown in Figs. 16A and 16B. 16A and 16B are plan views of the E surface of the spherical waveguide 81 viewed from the XVI-XVI 'line direction.

도 16의 (a)에 도시하는 크로스 슬롯(82A)에서는 그것을 구성하는 2개의 슬롯은 서로 대략 직각으로 교차하고, 또한 구형 도파관(81)의 E면의 중심축에 대하여 대략 45°경사져 있다. 각 슬롯의 길이는 각각 5.57 cm, 6.06 cm이다. In the cross slot 82A shown in Fig. 16A, the two slots constituting it cross each other at substantially right angles, and are inclined at approximately 45 ° with respect to the central axis of the E plane of the spherical waveguide 81. Each slot is 5.57 cm long and 6.06 cm long, respectively.

또한, 도 16의 (b)에 도시하는 크로스 슬롯(82B)에서는 그것을 구성하는 2개의 슬롯은 서로 대략 107°에서 교차하며, 또한 구형 도파관(81)의 E면의 중심축에 대하여 대략 36.5°경사져 있다. 각 슬롯의 길이는 각각 5.32 cm, 7.26 cm이다.In the cross slot 82B shown in Fig. 16B, the two slots constituting it intersect at approximately 107 degrees and are inclined approximately 36.5 degrees with respect to the central axis of the E plane of the spherical waveguide 81. have. Each slot is 5.32 cm and 7.26 cm long, respectively.

이러한 크로스 슬롯(82A, 82B)을 구형 도파관(81)의 E면에 형성함으로써 2.45 GHz인 주파수에 대하여 축비가 매우 작은 TE11 모드의 원편파를 얻을 수 있다.By forming such cross slots 82A and 82B on the E surface of the rectangular waveguide 81, a circular polarization of TE11 mode with a very small axial ratio can be obtained for a frequency of 2.45 GHz.

이 제8 실시예에서는 도 15에 도시한 바와 같이 크로스 슬롯(82)이 형성된 구형 도파관(81)의 E면이 캐비티(35)의 일단면을 형성하는 원형 도체 부재(51A)에 접합되어, 크로스 슬롯(82)은 그 중심이 캐비티(35)의 중심축과 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 원형 도체 부재(51A)에는 적어도 크로스 슬롯(82)과 대향하는 영역이 개구되어, 구형 도파관(81)을 전파하는 고주파 전자계가 캐비티(35) 내에 방사되도록 되어 있다.In this eighth embodiment, as shown in Fig. 15, the E surface of the spherical waveguide 81 having the cross slot 82 formed thereon is joined to the circular conductor member 51A that forms one end surface of the cavity 35, and crosses. The slot 82 is arranged so that its center coincides with the central axis of the cavity 35. In addition, at least a region facing the cross slot 82 is opened in the circular conductor member 51A so that a high frequency electromagnetic field propagating through the rectangular waveguide 81 is radiated in the cavity 35.

또, 크로스 슬롯(82)의 중심과 캐비티(35)의 중심축은 반드시 일치하지 않더라도 좋다. 또한, 원통 도체 부재(51B)의 일단을 구형 도파관(81)의 E면에서 막아, 이 구형 도파관(81)의 E면의 일부에서 원형 도체 부재(51A)를 구성하더라도 좋다.In addition, the center of the cross slot 82 and the center axis of the cavity 35 may not necessarily coincide. In addition, one end of the cylindrical conductor member 51B may be blocked on the E surface of the spherical waveguide 81 to form the circular conductor member 51A on a part of the E surface of the spherical waveguide 81.

이러한 플라즈마 장치에 있어서 고주파 발생기(45)로부터 발생한 고주파 전자계는 구형 도파관(81)을 전파하여, E면에 형성된 크로스 슬롯(82)으로부터 캐비티(35) 내에 방사된다. 캐비티(35) 내에 방사된 고주파 전자계는 TE11 모드의 원편파가 되어 회전 전자계가 생성된다. 이 회전 전자계는 캐비티(35) 내를 공진하면서 그 일부가 레디얼 안테나(30)의 레디얼 도파로(33)에 공급된다. In such a plasma apparatus, the high frequency electromagnetic field generated from the high frequency generator 45 propagates through the rectangular waveguide 81 and is radiated into the cavity 35 from the cross slot 82 formed on the E surface. The high frequency electromagnetic field radiated in the cavity 35 becomes a circular polarization of the TE11 mode to generate a rotating electromagnetic field. This rotating electromagnetic field resonates within the cavity 35, and a part thereof is supplied to the radial waveguide 33 of the radial antenna 30.

도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이 TE10 모드의 구형 도파관(84)의 종단면에 크로스 슬롯(85)을 설치하여 슬롯 급전을 행하더라도 좋다. 이 구형 도파관(84)의 종단면에 형성되는 크로스 슬롯(85)의 구성은 E면에 형성되는 크로스 슬롯(82)의 구성과 대강 동일하다. 즉, 크로스 슬롯(85)은 서로의 중심에서 교차하는 2개의 슬롯으로 구성되고, 이들 2개의 슬롯은 2.45 GHz에 대한 주파수 특성이 상대적으로 55°∼70°정도 다르게 조정되어 그 길이가 서로 다르다. 단, 크로스 슬롯(85)의 중심은 구형 도파관(84)의 종단면의 대략 중심에 배치된다.As shown in FIG. 17A, a slot feeding may be performed by providing a cross slot 85 in the longitudinal section of the rectangular waveguide 84 in the TE10 mode. The configuration of the cross slot 85 formed in the longitudinal section of the spherical waveguide 84 is approximately the same as that of the cross slot 82 formed in the E surface. That is, the cross slot 85 is composed of two slots intersecting at the center of each other, these two slots are different in length because the frequency characteristics for 2.45 GHz are adjusted relatively different from 55 ° to 70 °. However, the center of the cross slot 85 is arrange | positioned in the substantially center of the longitudinal cross section of the spherical waveguide 84. As shown in FIG.

크로스 슬롯(85)의 설계예를 도 17의 (b)에 도시한다. 또, 이 도 17의 (b)는 구형 도파관(84)의 종단면을 XⅦb-XⅦb'선 방향에서 본 평면도이다. 도 17의 (b)에 도시하는 크로스 슬롯(85A)에서는 그것을 구성하는 2개의 슬롯은 서로 대략 직각으로 교차하며, 또한 구형 도파관(84)의 중심부에 생성되는 가상적인 전계선에 대하여 대략 45°경사져 있다. 각 슬롯의 길이는 각각 5.57 cm, 6.06 cm이다. 이러한 크로스 슬롯(85A)을 구형 도파관(84)의 종단면에 형성함으로써 2.45 GHz인 주파수에 대하여 축비가 매우 작은 TE11 모드의 원편파를 얻을 수 있다.An example of the design of the cross slot 85 is shown in Fig. 17B. FIG. 17B is a plan view of the longitudinal cross section of the spherical waveguide 84 viewed from the line X'b-X'b '. In the cross slot 85A shown in Fig. 17B, the two slots constituting it cross each other at substantially right angles, and are inclined at approximately 45 ° with respect to an imaginary electric field line generated at the center of the spherical waveguide 84. have. Each slot is 5.57 cm long and 6.06 cm long, respectively. By forming such a cross slot 85A in the longitudinal cross section of the rectangular waveguide 84, circular polarization of TE11 mode with a very small axial ratio can be obtained for a frequency of 2.45 GHz.

따라서, 구형 도파관(84)의 종단면에 형성된 크로스 슬롯(85)으로부터 고주파 전자계를 급전함으로써 캐비티(35) 내에 회전 전자계를 생성할 수 있다. 따라서, 구형 도파관(81)의 E면에 형성된 크로스 슬롯(82)으로부터 급전한 경우와 같이 처리 용기(11) 내에 생성되는 플라즈마(S)의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the rotating electromagnetic field can be generated in the cavity 35 by feeding the high frequency electromagnetic field from the cross slot 85 formed in the longitudinal cross section of the rectangular waveguide 84. Therefore, the uniformity of the in-plane distribution of the plasma S generated in the processing container 11 can be improved as in the case of power feeding from the cross slot 82 formed on the E surface of the spherical waveguide 81.

이 제8 실시예에서는 크로스 슬롯(82, 85)에 의한 슬롯 급전의 예를 나타냈지만, 도 18에 도시하는 바와 같이 서로 수직한 방향의 2개의 슬롯(87A, 87B)을 이격된 위치에 배치한 소위 팔자(八字) 슬롯을 이용하여 슬롯 급전을 행하더라도 좋다.In this eighth embodiment, an example of slot feeding by the cross slots 82 and 85 is shown. However, as shown in FIG. 18, two slots 87A and 87B in a direction perpendicular to each other are arranged in spaced positions. Slot feeding may be performed using a so-called eight character slot.

또한, 크로스 슬롯(82, 85) 또는 하의 글자 슬롯을 구성하는 슬롯의 평면 형상은 도 19의 (a)에 도시하는 바와 같은 구형이라도 좋고, 도 19의 (b)에 도시하는 바와 같은 평행 이직선의 양단을 원호 등의 곡선으로 이은 형상이라도 좋다. 슬롯의 길이(L)란, 도 19의 (a)에서는 구형의 긴 변의 길이이며, 도 19의 (b)에서는 대향하는 두 곡선의 간격이 최대가 되는 위치의 길이이다.The planar shape of the slots constituting the cross slots 82 and 85 or the lower letter slots may be a spherical shape as shown in Fig. 19A, or a parallel straight line as shown in Fig. 19B. The shape may be connected to both ends by curves, such as an arc. The length L of a slot is the length of a spherical long side in FIG. 19A, and is the length of the position where the space | interval of the two opposing curves becomes maximum in FIG. 19B.

또, 도 15, 도 17의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이 구형 도파관(81, 84)에 있어서 크로스 슬롯(82, 85)이 형성되어 있는 부분과 고주파 발생기(45)와의 사이에 매칭 회로(44)를 배치하더라도 좋다. 이에 따라, 플라즈마 부하로부터의 반사 전력을 고주파 발생기(45)로 되돌리는 일없이 다시 부하측으로 되돌려 효율적으로 플라즈마에 전력 공급할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 15 and 17 (a) and (b), between the portions where the cross slots 82 and 85 are formed in the rectangular waveguides 81 and 84 and the high frequency generator 45. The matching circuit 44 may be arranged. As a result, the reflected power from the plasma load can be returned to the load side without returning to the high frequency generator 45, thereby efficiently supplying power to the plasma.

이상의 본 발명의 실시예에서 이용하는 레디얼 안테나(30)는 슬롯면을 구성하는 도체판(31)이 평판형이지만, 도 20에 도시하는 레디얼 안테나(30A)와 같이 슬롯면을 구성하는 도체판(31A)이 원추면형을 하고 있어도 좋다. 원추면형을 한 슬롯면에서 방사(또는 리크)되는 전자계는 평판형을 한 유전체판(13)에 의해서 규정되 는 플라즈마면에 대하여 경사 방향으로부터 입사되게 된다. 이 때문에, 플라즈마에 의한 전자계의 흡수 효율이 향상하기 때문에 안테나면과 플라즈마면과의 사이에 존재하는 정재파를 약하게 하여 플라즈마 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.In the radial antenna 30 used in the embodiment of the present invention described above, the conductor plate 31 constituting the slot face is flat, but the conductor plate 31A constituting the slot face is formed like the radial antenna 30A shown in FIG. ) May be conical. Electromagnetic fields radiated (or leaked) from the conical slot face are incident from the inclined direction with respect to the plasma plane defined by the flat plate-like dielectric plate 13. For this reason, since the absorption efficiency of the electromagnetic field by plasma improves, the standing wave which exists between an antenna surface and a plasma surface can be weakened, and the uniformity of plasma distribution can be improved.

또, 레디얼 안테나(30A)의 안테나면을 구성하는 도체판(31A)은 원추면형 이외의 볼록 형상이라도 좋다. 그 볼록 형상은 위로 볼록해도 좋고, 아래로 볼록해도 좋다. 또한, 캐비티(35)의 일단면을 형성하는 원형 도체 부재(51A)는 레디얼 안테나(30A)의 도체판(31A)을 따른 볼록 형상을 하고 있어도 좋다.The conductor plate 31A constituting the antenna surface of the radial antenna 30A may be a convex shape other than the conical surface shape. The convex shape may be convex upward or downward. The circular conductor member 51A forming one end surface of the cavity 35 may have a convex shape along the conductor plate 31A of the radial antenna 30A.

이상과 같이, 전술한 실시예에 따르면 급전부에 공진기를 구성하는 캐비티를 설치하여, 이 캐비티에 급전되는 고주파 전자계를 회전 전자계로 변환하는 동시에, 이 회전 전자계를 상기 캐비티에 있어서 공진시키면서 그 일부를 도파로 내에 공급하기 때문에, 이 캐비티 내에서 회전 전자계를 원편파로 함으로써 상기 도파로에 원편파로 이루어진 회전 전자계를 공급할 수 있어, 이것에 의해서 생성되는 플라즈마의 면내 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the above-described embodiment, a cavity constituting a resonator is provided in the power supply section to convert a high frequency electromagnetic field fed into the cavity into a rotating electromagnetic field, while resonating a portion of the rotating electromagnetic field in the cavity. Since it is supplied in a waveguide, the rotating electromagnetic field is made into circular polarization in this cavity, and the rotating electromagnetic field which consists of circular polarization can be supplied to the said waveguide, and the uniformity of the in-plane distribution of the plasma produced by this can be improved.

본 발명은 에칭이나 CVD, 애싱 등의 플라즈마를 이용하는 처리에 이용할 수 있다.The present invention can be used for a process using plasma such as etching, CVD, or ashing.

Claims

A slot antenna formed in the waveguide through which a high frequency electromagnetic field is supplied through a feeding part;

And a processing container in which plasma is generated by a high frequency electromagnetic field supplied through the slot antenna,

The feed section,

And a cavity for constituting a resonator and for converting a fed high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field and supplying the waveguide to the waveguide.

The plasma apparatus according to claim 1, further comprising a ring member provided around the opening of the cavity in the waveguide and having an inner diameter equal to that of the cavity.

The method of claim 1, wherein the cavity,

A circular conductor member connected to the outer conductor of the coaxial waveguide for feeding the high frequency electromagnetic field,

One end is formed of a cylindrical conductor member connected to the circular conductor member and the other end is opened in the waveguide,

A feed pin installed at a position spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction thereof and having one end connected to an inner conductor of the coaxial waveguide;

And a perturbing pin disposed at a position formed at a predetermined angle with the center of the feed pin and the circular conductor member interposed therebetween and having one end connected to the circular conductor member.

The plasma apparatus according to claim 3, wherein the other end of the feed pin is in an open state.

The plasma apparatus according to claim 3, wherein the other end of the feed pin is connected to an antenna surface on which a slot constituting the slot antenna is formed.

6. The plasma apparatus according to claim 5, wherein the other end of the feed pin is provided with a cone-shaped conductive member that extends toward the antenna surface.

6. The plasma apparatus according to claim 5, wherein the other end of the perturbation pin is connected to the antenna surface.

The plasma device according to claim 5, wherein the other end of the perturbation pin is connected to the cylindrical conductor member.

The plasma apparatus according to claim 3, wherein the other end of the feed pin is connected to the cylindrical conductor member.

The plasma apparatus according to claim 9, wherein the other end of the perturbation pin is connected to an antenna surface having a slot forming the slot antenna or the cylindrical conductor member.

The method of claim 1, wherein the cavity,

A cylindrical conductor member having one end connected to the circular conductor member and the other end opened in the waveguide;

Formed of a conductive member opposed to the inside of the sidewall of the cylindrical conductor member,

And a feed pin installed at a position spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction thereof and having one end connected to an inner conductor of the coaxial waveguide.

The plasma apparatus according to claim 11, wherein the conductive member has a length in the axial direction of the cylindrical conductor member approximately one quarter of a wavelength of the high frequency electromagnetic field.

12. The plasma apparatus as set forth in claim 11, wherein an end portion of the conductive member is formed in a slope shape on the conductive member.

The plasma apparatus according to claim 13, wherein the main body except the end of the conductive member has an axial length of the cylindrical conductor member approximately one quarter of a wavelength of the high frequency electromagnetic field.

12. The plasma apparatus according to claim 11, wherein the other end of the feed pin is connected to an antenna surface on which a slot constituting the slot antenna is formed.

12. The plasma terminal of claim 11, wherein the other end of the feed pin is connected to the conductor member at a position approximately 1/4 of the wavelength of the high frequency electromagnetic field in the axial direction of the cylindrical conductor member from the circular conductor member. Device.

The method of claim 1, wherein the cavity,

An elliptical conductor member connected to an outer conductor of a coaxial waveguide for feeding a high frequency electromagnetic field,

One end is connected to the elliptical conductor member and the other end is opened in the waveguide so that the cross section is formed of an elliptic cylindrical conductor member,

And a feed pin spaced apart from the center of the elliptical conductor member in the radial direction and formed at a predetermined angle with the long and short diameters thereof and connected to the inner conductor of the coaxial waveguide. .

The method of claim 1, wherein the cavity,

A circular conductor member connected to the outer conductor of the first and second coaxial waveguides for feeding the high frequency electromagnetic field,

A first feed pin installed at a position spaced apart in the radial direction from the center of the circular conductor member and connected to an inner conductor of the first coaxial waveguide;

And a second feed pin installed at a position formed at a predetermined angle with the center of the first feed pin and the circular conductor member interposed therebetween and connected to an inner conductor of the second coaxial waveguide.

The method of claim 1, wherein the cavity,

A circular conductor member connected to an outer conductor of at least one coaxial waveguide for feeding a high frequency electromagnetic field,

And a patch antenna for radiating said high frequency electromagnetic field fed from said at least one coaxial waveguide into said cavity as said rotating electromagnetic field,

The patch antenna,

The circular conductor member,

And a conductor plate disposed to face the circular conductor member at predetermined intervals and connected to an inner conductor of the at least one coaxial waveguide.

The method of claim 1, wherein the cavity,

One side or longitudinal section of a rectangular waveguide that feeds a high frequency electromagnetic field,

One end is formed of a cylindrical conductor member connected to one side or longitudinal section of the spherical waveguide and the other end is opened in the waveguide,

And a plurality of slots are formed on one side or the longitudinal section of the spherical waveguide to radiate the high frequency electromagnetic field as the rotating electromagnetic field in the cavity.

21. The plasma apparatus of claim 20, wherein the plurality of slots are two slots that intersect at a midpoint of each other.

21. The plasma apparatus of claim 20, wherein the plurality of slots are two slots extending in a substantially vertical direction spaced apart from each other.

A high frequency electromagnetic field is supplied to the cavity constituting the resonator, the high frequency electromagnetic field is converted into a rotating electromagnetic field, and the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field is supplied to the waveguide while resonating in the cavity.

And generating a plasma by supplying a high frequency electromagnetic field supplied to the waveguide into a processing vessel through a slot antenna formed in the waveguide.

The method of claim 23,

Forming the cavity with a circular conductor member connected to the outer conductor of the coaxial waveguide, and a cylindrical conductor member having one end connected to the circular conductor member and the other end opened in the waveguide;

Installing a feed pin connected to the inner conductor of the coaxial waveguide in the cavity at a position spaced radially from the center of the circular conductor member;

Installing a perturbation pin connected to the circular conductor member at a position formed at a predetermined angle with the center of the feed pin and the circular conductor member interposed therebetween;

Feeding a high frequency electromagnetic field to the cavity through the coaxial waveguide;

Converting the high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field by the feed pin and the perturbation pin, and supplying the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity;

And generating a plasma by supplying it into a processing vessel through a slot antenna formed in the waveguide.

The method of claim 23,

From the circular conductor member connected to the outer conductor of the coaxial waveguide, the cylindrical conductor member whose one end was connected with the said circular conductor member, and the other end opened in the said waveguide, and the conductive member which opposes inside the side wall of the said cylindrical conductor member, Forming the cavity having a pair of notches in which cross sections perpendicular to the axis of the cylindrical conductor member oppose each other;

Installing a feed pin connected to the inner conductor of the coaxial waveguide in the cavity at a position spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction and spaced apart from the centerline of the notch in the cross section of the cavity;

Converting the high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field by the cavity having the feed pin and the notch, and supplying the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity;

The method of claim 23,

Forming the cavity with an elliptical conductor member connected to an outer conductor of a coaxial waveguide, one end of which is connected to the elliptical conductor member and the other end of which is opened in the waveguide so that the cross section is an elliptical tubular conductor member;

Installing a feed pin connected to the inner conductor of the coaxial waveguide in the cavity at a position spaced apart from the center of the elliptical conductor member and at a predetermined angle with its long and short diameters;

Converting the high frequency electromagnetic field into a rotating electromagnetic field by the cavity having the feed pin and the elliptical cross section, and simultaneously supplying the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity;

The method of claim 23,

Forming the cavity with a circular conductor member connected to the outer conductor of the first and second coaxial waveguides, and a cylindrical conductor member having one end connected to the circular conductor member and the other end opened in the waveguide;

A first feed pin connected to the inner conductor of the first coaxial waveguide in the cavity at a position spaced apart from the center of the circular conductor member in the radial direction thereof, and connected to the inner conductor of the second coaxial waveguide; Installing a second feed pin at a position at a predetermined angle with the center of the first feed pin and the circular conductor member interposed therebetween;

Feeding a high frequency electromagnetic field 90 ° out of phase with the cavity through the first and second coaxial waveguides;

Converting the high frequency electromagnetic field fed from the coaxial waveguide into a rotating electromagnetic field and simultaneously supplying the high frequency electromagnetic field converted into the rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity;

The method of claim 23,

Forming the cavity with a circular conductor member connected to an outer conductor of at least one coaxial waveguide, and a cylindrical conductor member having one end connected to the circular conductor member and the other end opened in the waveguide;

Constructing a patch antenna including the conductor plate and the circular conductor member by arranging a conductor plate connected to the inner conductor of the at least one coaxial waveguide at a predetermined distance from the cavity at a predetermined distance from the cavity; ,

Feeding a high frequency electromagnetic field to the patch antenna through the at least one coaxial waveguide to generate a rotating electromagnetic field in the cavity;

Supplying a high frequency electromagnetic field converted into a rotating electromagnetic field to the waveguide while resonating in the cavity;

The method of claim 23,

Forming the cavity with one side or end face of the spherical waveguide for feeding the high frequency electromagnetic field, and a cylindrical conductor member whose one end is connected with one side face or the end face of the spherical waveguide and the other end is opened in the waveguide;

Generating a rotating electromagnetic field by radiating the high frequency electromagnetic field fed from the spherical waveguide to the cavity from a plurality of slots formed in the one side or the longitudinal side;